[发明专利]轴锥镜锥角的检测装置和检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测领域，特别是一种轴锥镜锥角的检测装置和检测方法。

技术背景

轴锥镜作为一个旋转对称角锥形光学元件，它可以为光学系统提供一个长焦深，由于这一优点使得它在许多领域被广泛使用，诸如激光束整形、激光钻孔技术、光学检测、激光谐振器、非衍射光束的产生等方面，且在光刻照明系统中利用轴锥镜可以实现环形照明模式。这就对锥形面的制作精度提出了严格的要求，对轴锥镜锥角的测量需要精确的方法来实现。

在先技术[1](M.de Angelis,S.De Nicola,P.Ferraro,et al.“Test of a conical lens using a two-beam shearing interferometer”,Opt Laser Eng.39:155-163(2003).)利用两光束剪切干涉技术检测衍射锥形透镜，用于测量由平面和透镜的锥形面形成的角度。此技术是通过待测锥形透镜实现两个相干面波前传输的一种离轴干涉检测方法。该方法对大角度轴锥镜的测量是无效的。

在先技术[2](Jun Ma,Christof Pruss,Matthias,et al.“Systematic analysis of the measurement of cone angles using high line density computer-generated holograms”,Optical Engineering.50(5):05580-1-05880-9(2011).)，给出了锥角测量的实验研究法。此方法首先需要制作一个高线密度的计算全息图，其次对干涉仪进行校准，还需要把待测轴锥镜进行轴向移动以及圆周旋转。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴锥镜锥角的检测装置和检测方法。该装置和方法具有结构简单，易于实现对任意轴锥镜锥角的测量等优点。

本发明的技术解决方案如下：

一种轴锥镜锥角的检测装置，其特点在于该装置由激光器、扩束镜组、聚焦透镜以及图像传感器组成，其位置关系是：沿所述的激光器出射光束方向依次是所述的扩束镜组、聚焦透镜和图像传感器，在所述的扩束镜组和聚焦透镜之间设置所述的待测轴锥镜的插口。

利用上述轴锥镜锥角的检测装置进行轴锥镜锥角的检测方法，其特点在于该检测方法包括以下步骤：

①在激光器出射光束方向的扩束镜组和聚焦透镜之间的待测轴锥镜的插口置入待测轴锥镜，所述的待测轴锥镜的平面朝向所述的激光器的出光方向；

②调整光路：调整所述的扩束镜组的中轴与所述的激光器出射光束的中轴重合；调整所述的待测轴锥镜的平面与所述的激光器出射光束垂直，同时保证所述的待测轴锥镜的中轴与激光器出射光束的中轴重合；调整所述的聚焦透镜与所述的激光器出射光束垂直，同时保证所述的聚焦透镜的光轴与激光器出射光束的中轴重合；调整所述的图像传感器的平面与所述的激光器出射光束的光轴垂直；

③所述的激光器出射的光束经所述的扩束镜组被扩束，此扩束光束透过所述的待测轴锥镜入射到所述的聚焦透镜，经所述的聚焦透镜光束被会聚到所述的图像传感器上；

④调整所述的聚焦透镜与所述的图像传感器之间的距离，使得所述的图像传感器放置在所述的聚焦透镜的像方焦面上，这样便可利用所述的图像传感器检测所得光斑的大小，从而解出所述的待测轴锥镜的锥角。

所述的待测轴锥镜的锥角θ可表示为：

θ=arctan[sin[arctan(D2f)]n-cos[arctan(D2f)]]]]>