[发明专利]一种用于非球面面形测量的组合式干涉装置

说明书

技术领域

本发明是一种集径向剪切、快速变频和同步相移为一体的组合式干涉仪，主要用于非球面面形的三维测量。

背景技术

采用非球面光学系统，可消除球差、慧差、像散、场曲，减少光能损失，从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性，可广泛应用于各种现代光电子产品、图像处理产品如数码相机、VCD、DVD、电脑、CCD摄像镜头、大屏幕投影电视机及军事、天文和医疗等行业。在非球面光学元件的加工和实验中，对其表面面形的精确测量是至关重要的；从某种意义上说，没有与加工精度相适应的高精度检测方法及仪器，非球面的精密和超精密加工就难以实现。近些年来，人们提出了许多非球面测量技术和装置，但这些技术和装置都存在着或实现条件苛刻、或速度慢、或精度低、或通用性差、或成本过高等缺点，因此迫切需要开发新的简单实用而且操作方便的技术装置来克服以上所述的不足。

在先技术之一(参见“Stylus profiling instrument for measuring statisticalproperties of smooth optical surfaces用于光滑光学曲面统计属性检测的探针轮廓测量仪”，J.M.Bennett，J.H.Dancy，Appl.Opt.，20(10)，1785-1802，1981和“Stylus profiling at high resolution and low force高分辨率、低接触压力的探针轮廓测量技术”，J.F.Song and T.V.Vorburger，Appl.Opt.，30，42-50，1991)采用接触式探针测量出非球面表面各点的三维坐标值，这种测量方法虽然原理简单，但测量效率低，无法实现动态测量，而且探针会对测量表面较软(如塑料)的非球面镜片造成损伤。

在先技术之二(参见“Application of Moire topography measurement methodsin industry莫尔轮廓测量方法在工业中的应用”，Suzuki M，Kanaya M.Opt&Laser Eng，8(3)：171-188，1988和Deep aspheric testing base on phase-shiftelectronic Moire patterns基于相移电子莫尔条纹的深度非球面检测，光学精密工程，11(3)：250-255，2003)采用轮廓投影法进行非球面测量，其对环境要求低，但这种方法一般适用于精度要求不高的场合，如显微镜的聚光镜等，当被测非球面精度要求较高时，这种方法无能为力，而且其测量速度慢，无法实现动态测量。

在先技术之三(参见《非球面干涉仪零检验的补偿器设计》，伍凡，应用光学，18(2)，10-13.1997)采用零位检测法(Null Compensation)对非球面进行测量，零位检测法根据被测非球面设计出补偿透镜，使得入射到补偿透镜上的平面波或球面波变换成与被测非球面理论形状相同的波形，并与被测非球面的实际波面干涉形成干涉条纹，实现测量，其中补偿器的设计对于补偿干涉法测量非常重要，在测量中，往往根据实际情况设计出不同的补偿器和相应的测量光学系统，通用性很差，相应的成本也非常高，而且测量过程受环境影响大，在普通环境(无需专门隔振、隔噪声措施)下很难实现精确测量，无动态测量的前景。