[发明专利]用于非球面测量的波长扫描干涉仪及方法

权利要求书

1.一种用于非球面测量的波长扫描干涉仪，其特征在于，它包括平移台（1）、被测非球面（2）、第一镜组（3）、分光镜（4）、扩束镜（6）、可调谐激光器（7）、成像透镜（8）、CCD相机（9）、参考平面镜（10）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）等；其中，被测非球面（2）固定在平移台（1），被测非球面（2）、第一镜组（3）、分光镜（4）、成像透镜（8）和CCD相机（9）依次同轴放置，参考平面镜（10）置于分光镜（4）的底部，CCD相机（9）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）依次相连，扩束镜（6）和可调谐激光器（7）相连，平移台（1）和可调谐激光器（7）分别与数据卡（13）相连；可调谐激光器（7）出射的光束经过扩束镜（6）扩束后成为平行光束，波前被分光镜（4）分为两束；其中一束入射到参考平面镜（10）上作为参考光，另外一束经由第一镜组（3）聚焦后入射到被测非球面（2）上，从参考反射镜（10）和被测非球面（2）反射的光重新在分光镜（4）上叠加形成干涉，干涉条纹经过成像透镜（8）后由CCD相机（9）获取，经过CCD相机（9）完成光电转换后由图像卡（11）完成模数转换，最后进入计算机（12）进行信号处理获得光程差和面形信息。

2.根据权利要求1所述用于非球面测量的波长扫描干涉仪，其特征在于，还包括一平面镜（5），平面镜（5）将扩束镜（6）扩束的平行光束反射到分光镜（4）。

3.一种用于非球面测量的波长扫描干涉仪，其特征在于，它包括平移台（1）、被测非球面（2）、第二镜组（14）、分光镜（4）、扩束镜（6）、可调谐激光器（7）、成像透镜（8）、CCD相机（9）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）等；其中，所述被测非球面（2）固定在平移台（1），被测非球面（2）、第二镜组（14）、分光镜（4）、成像透镜（8）和CCD相机（9）依次同轴放置，CCD相机（9）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）依次相连，扩束镜（6）和可调谐激光器（7）相连，平移台（1）和可调谐激光器（7）分别与数据卡（13）相连；从可调谐激光器（7）出射的光束经过扩束镜（6）扩束后成为平行光束，其中一部分被分光镜（4）反射到第二镜组（14），第二镜组（14）的最后一个表面没有镀增透膜，因此入射到上面的光会有一部分被反射回分光镜（4），另外一部分由第二镜组（14）聚焦后入射到被测非球面（2）上并被反射回来；两部分光重新在分光镜（4）上叠加形成干涉；干涉条纹经过成像透镜（8）后由CCD相机（9）获取，经过CCD相机（9）完成光电转换后由图像卡（11）完成模数转换，最后进入计算机（12）进行信号处理获得光程差和面形信息。

4.一种应用权利要求1、2或3所述波长扫描干涉仪的非球面测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、猫眼位置设置：将被检非球面的顶点调整到与干涉仪测量光束的焦点重合，此位置Oc称为猫眼位置，重合的判据是干涉条纹最少；

步骤2、扫描光源的波长，同时记录干涉条纹，计算猫眼位置绝对光程差，记为OPDc； 步骤3、通过平移台将被检非球面移至顶点球位置，此时测量光束波面与非球面顶点球重合；

步骤4、扫描光源的波长，同时记录干涉条纹，计算顶点位置绝对光程差，记为OPDa；则该顶点球位置与步骤1中猫眼位置的距离d为被测面的顶点球曲率半径：                                                   ；

步骤5、通过平移台分步移动非球面，每一步中扫描光源的波长同时记录干涉条纹，计算各点的绝对光程差，直至覆盖非球面的整个口径，随着被测非球面的移动，顶点球位置与猫眼位置的距离d逐渐增加，测量波前与被测非球面的切点会从非球面顶点位置依次向外扩，直到所有的非球面口径全部测量完毕；

步骤6、综合步骤1-5的测量结果获得非球面面形信息。