[发明专利]楔形透镜的检测装置和检测方法

权利要求书

1.一种楔形透镜的检测装置，特征在于其构成包括4D动态干涉仪（1）、补偿镜组（2）、平台、标准反射镜（4）、高精度转台调整架（5）、立方棱镜（6）、自准直平行光管（7），上述元件的位置关系如下：

将待测的楔形透镜（3）置于平台上，依次设置的4D动态干涉仪（1）、补偿镜组（2）、待测的楔形透镜（3）和标准反射镜（4）组成同光轴的波前检测光路，高精度转台调整架（5）与立方棱镜（6）放置在待测的楔形透镜（3）和标准反射镜（4）之间，所述的立方棱镜（6）放置在所述的高精度转台调整架（5）上，立方棱镜（6）的四个侧面平行于所述的高精度转台调整架（5）的转轴，所述的高精度转台调整架（5）的转轴垂直于检测光路的光轴，所述的自准直平行光管（7）的光轴同时垂直于检测光路的光轴和所述的高精度转台调整架（5）的转轴。

2.根据权利要求1所述的楔形透镜的检测装置，其特征在于所述的高精度转台调整架（5）由上二维调整架、下二维调整架和精密转台（5-16）组成，所述的上二维调整架由调节手轮（5-1）、小钢球（5-2）、螺母A（5-3）、上板（5-4）、顶块（5-5）、下板（5-6）、螺钉（5-7）、簧管（5-8）、球面弹簧垫片（5-9）、大钢球（5-10）组成；所述的下二维调整架，由底脚（5-11）、螺母B（5-12）、底板（5-13）、锁紧螺母（5-14）、垫脚（5-15）组成；上二维调整架和下二维调整架通过精密转台（5-16）连接，上二维调整架的中心、下二维调整架的中心均与精密转台（5-16）的中心重合；所述的精密转台（5-16）通过电脑控制与检测，获得测量值。

3.利用权利要求1所述的楔形透镜的检测装置进行楔形透镜的检测方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①在所述的补偿镜组（2）和标准反射镜（4）之间的平台（8）上放置待测的楔形透镜（3），调整所述的4D动态干涉仪（1）直径为2mm的细光束输出，使所述的4D动态干涉仪（1）与待测的楔形透镜（3）同轴并且确保细光束通过楔形透镜（3）球面的中心点；

②在4D动态干涉仪（1）与待测的楔形透镜（3）之间放入补偿镜组（2），先校正补偿镜组（2）与4D动态干涉仪（1）同轴和间距，再校正楔形透镜（3）与补偿镜组（2）的面间距，最后将标准反射镜（4）的镜面垂直于检测光轴；

③波前检测光路调试：将4D动态干涉仪（1）设置为测试状态，配上与楔形透镜（3）的焦距与通光口径的比值相匹配的球面镜头，精调标准反射镜（4）的二维角度以及微调补偿镜组（2）和楔形透镜（3）的距离，使干涉图像置零场位置（零场位置指干涉条纹数最少的位置），波前检测光路调试完成；

④在楔形透镜（3）与标准反射镜（4）之间放置高精度转台调整架（5）与立方棱镜（6），通过调整自准直平行光管（7）使得立方棱镜（6）的自准像反射到自准直平行光管（7）视场中心；

⑤以此位置为基准，旋转精密转台（5-16）180°，同时调整上二维调整架的角度，用自准直平行光管（7）监测自准像的位置，如果自准像的位置有上下偏差，上二维调整架调整其偏差量的1/2，自准直平行光管调（7）也调整其偏差量的1/2，使所看到的自准像的位置位于自准直平行光管（7）视场中心；

⑥旋转精密转台（5-16）角度90°，调整上二维调整架的角度，用自准直平行光管（7）监测自准像的位置，如果自准像的位置有上下偏差，上二维调整架调整其偏差量的1/2,自准直平行光管（7）也调整其偏差量的1/2，使所看到的自准像的位置位于自准直平行光管（7）视场中心；

⑦重复步骤⑤、⑥，使立方棱镜（6）四个侧面的自准像全部在自准直平行光管（7）视场中心，即立方棱镜（6）的四个侧面平行于高精度转台调整架（5）的转轴；

⑧将高精度转台调整架（5）顺时针旋转，使检测光路的光通过立方棱镜（6）表面反射到自准直平行光管（7）视场内，调整高精度转台调整架（5）的下二维调整架，使得检测光路的光束水平方向的中心位置调到自准直平行光管（7）视场中心；

⑨将高精度转台调整架（5）逆时针转回步骤⑧的旋转角度，并调整自准直平行光管（7）的俯仰角度，使立方棱镜（6）的自准像通过自准直平行光管（7）视场中心；

⑩将高精度转台调整架（5）逆时针转使标准反射镜（4）的自准像的中心位置位于自准直平行光管（7）水平方向的视场中心，再将高精度转台调整架（5）顺时针转45°，调整自准直平行光管（7）的左右角度，使立方棱镜（6）的自准像的中心位置位于自准直平行光管（7）水平方向的视场中心；

重复⑧～⑩步骤，确保高精度转台调整架（5）的转轴垂直于检测光路的光轴，且自准直平行光管（7）的光轴同时垂直于检测光路的光轴和高精度转台调整架（5）的转轴；

将电脑控制软件的高精度转台调整架（5）的读数置零；

逆时针旋转高精度转台调整架（5）使得楔形透镜（3）平面的自准像通过立方棱镜（6）的表面反射到自准直平行光管（7）视场水平方向的中心位置，电脑控制软件记录高精度转台调整架（5）的读数为γ₁和自准直平行光管（7）自准像上下方向偏离视场中心的角度读数为θ₁；

根据折射定律：n·sinθ=sinθ₁,n为楔形透镜（3）材料折射率，计算得塔差为：θ=arcsin（sinθ₁/n）；

通过电脑软件控制高精度转台调整架（5）顺时针转回γ₁角度，即为零位；再顺时针旋转高精度转台调整架（5）使得标准反射镜（4）平面的自准像通过立方棱镜（6）的表面反射到自准直平行光管（7）视场水平方向的中心位置，根据电脑控制软件记录高精度转台调整架（5）的读数为γ₂；

楔形透镜（3）的折射角β=180°-（γ₁+γ₂）；

根据折射定律：n·sinα=sinβ,n为楔形透镜材料折射率，计算得楔角为：

α=arcsin（sinβ/n），楔角差为：Δα=|α-α_理论|。