[发明专利]一种基于泰伯效应的非球面检测系统

说明书

技术领域

本发明属于光学测试领域，尤其涉及一种利用泰伯效应的非球面检测系统。

背景技术

在空间光学、天文和军事等领域，以非球面镜为关键部件的光学系统发挥着越来越重要的作用，而且所需的非球面镜口径越来越大。大口径非球面镜的制造需要相应的检测技术，但是目前高精度检测仍然存在很多困难。当下流行的非球面检测技术主要是是基于光干涉原理的，需要在整个干涉系统中加装补偿镜。但是随着非球面口径的增大，需要的补偿镜会越来越复杂，而且也大大影响检测精度。特别的，对于面型比较陡峭的非球面镜，现有的干涉检测方法由于各种原理和技术上的限制，不能准确的得到干涉条纹，因而无法检测。因此结构简单易于实现非球面的检测的系统具有非常大的应用空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于泰伯效应的非球面检测系统，本发明可以用于实现对大口径或者面型比较陡峭的非球面镜的高精度检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于泰伯效应的非球面检测系统包括半导体激光器、显微物镜、准直物镜、第一反射镜、第二反射镜、待测非球面镜、分光棱镜、第一光栅、第二光栅、毛玻璃片、CCD相机、图像采集卡、计算机和挡光板。半导体激光器发出的光束经显微物镜和准直物镜准直扩束后，照射到第一反射镜，第一反射镜的反射光束由分光棱镜分成两路光束，在其中一路光束的光轴上依次放置待测非球面镜和第二反射镜，另一路光束的光轴上依次放置第一光栅、第二光栅、毛玻璃和CCD相机，CCD相机的信号输出端经图像采集卡与计算机相连，挡光板位于显微物镜、准直物镜和第一光栅、第二光栅、毛玻璃片之间。

上述的第一光栅是结构均匀的周期性线形光栅，周期为10～20微米，厚度为0.5～3毫米。所述的第二光栅是结构均匀的周期性光栅，周期为第一光栅的1～3倍，厚度为0.5～3毫米。

所述待测非球面镜可以是面型陡峭的非球面镜或者大口径非球面镜。待测非球面镜6由二维导轨平台夹持，实现二维移动。

本发明的工作原理：半导体激光器发出的光束经显微物镜和准直物镜准直扩束后，经由第一反射镜和分光棱镜折转光路后入射到待测非球面镜某一采样位置，经过第二反射镜反射后再通过分光棱镜入射到第一光栅上，在其泰伯距离上形成泰伯像，同时在泰伯像的位置放置第二光栅，第一光栅的泰伯像和第二光栅形成莫尔条纹。CCD相机和图像采集卡采集莫尔条纹移动数目，再由计算机通过波面拟合重构出非球面面型。挡光板可以消除显微物镜和准直物镜的杂散光对莫尔条纹的影响。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用泰伯效应和莫尔条纹技术，这种衍射测量的技术比现有的干涉测量有着更高的精度，可以实现面型陡峭的非球面镜的高精度检测。

2.本发明利用计算机编程自动控制夹持在二维导轨平台上的待测非球面镜移动，从而控制扫描非球面镜，可以实现对大口径非球面镜的高精度检测。

3.本发明光路简单易于实现，而且利用计算机控制可以实现自动检测和数据处理，具有很好的应用前景。

附图说明

图1是基于泰伯效应的非球面检测系统的结构原理图；

图2是扫描控制流程图。

具体实施方式

下面根据附图详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明基于泰伯效应的非球面检测系统包括半导体激光器1、显微物镜2、准直物镜3、第一反射镜4、第二反射镜5、待测非球面镜6、分光棱镜7、第一光栅8、第二光栅9、毛玻璃片10、CCD相机11、图像采集卡12、计算机13和挡光板14，半导体激光器1发出的光束经显微物镜2和准直物镜3准直扩束后，照射到第一反射镜4，第一反射镜4的反射光束由分光棱镜7分成两路光束，在其中一路光束的光轴上依次放置待测非球面镜6和第二反射镜5，另一路光束的光轴上依次放置第一光栅8、第二光栅9、毛玻璃10和CCD相机11，CCD相机11的信号输出端经图像采集卡12与计算机13相连，挡光板14位于显微物镜2、准直物镜3和第一光栅8、第二光栅9、毛玻璃片10之间。

上述的第一光栅是结构均匀的周期性线形光栅，周期为10～20微米，厚度为0.5～3毫米。所述的第二光栅是结构均匀的周期性光栅，周期为第一光栅的1～3倍，厚度为0.5～3毫米。

所述待测非球面镜可以是面型陡峭的非球面镜或者大口径非球面镜。待测非球面镜6由二维导轨平台夹持，实现二维移动。