[发明专利]弯月透镜的透射波前检测方法

说明书

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及的是一种弯月透镜的透射波前检测装置及检测方法。

背景技术

在凸非球面的面形检测中，弯月透镜是一种应用非常广泛的光学元件。弯月透镜的透射波前误差会直接影响到非球面的面形检测精度。而弯月透镜的透射波前受多种因素影响，如弯月透镜两个球面的面形误差、弯月透镜折射率分布和材料均匀性分布等。特别是在大口径的弯月透镜中，其透射波前的测量一直是光学检测中的难题。

南京天文光学技术研究所的马杰等人(“改进的Hindle方法检测凸非球面的研究”，红外与激光工程，2011，40(2)：277-281)提出了一种利用弯月透镜对凸非球面检测的方法，文中分析了弯月透镜的表面误差对检测精度的影响，但却未提及弯月透镜材料等误差。虽然文中提及利用辅助校准镜对弯月透镜的质量进行标校，然却没有对详细的标校方法和像差补偿技术进行说明与分析。中国科学院西安光机所的陈钦芳等人(“双胶合透镜法检测大相对孔径凸非球面透镜”，光子学报，2014,43(3)：0322004-1～5)提出用包括弯月透镜在内的双胶合透镜法检测凸非球面，对双胶合透镜的设计和公差进行了分析，但却未考虑弯月透镜等的加工精度对检测结果的影响。

本方法利用计算全息图可以生成任意波前的能力，用其补偿弯月透镜和球面反射镜产生的球差，从而实现对弯月透镜透射波前的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种弯月透镜的透射波前检测装置及检测方法，该方 法可以实现对弯月透镜的透射波前的零位干涉测量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种弯月透镜的透射波前检测装置，包括沿光路依次设置的干涉仪、计算全息图、被测弯月透镜和球面反射镜；所述干涉仪的出光端设置有标准镜头；所述的干涉仪固定在第1五维调整架上，所述的计算全息图固定在第2五维调整架上，所述的被测弯月透镜固定在第3五维调整架上，所述的球面反射镜固定在第4五维调整架上。

所述的计算全息图与第2五维调整架组成的整体一起固定于第1五维调整架上。所述的标准镜头为球面标准镜头，根据被测弯月透镜和计算全息图的不同，选择不同的F数,F数为标准镜头相对孔径的倒数。

所述球面反射镜的口径和曲率半径根据弯月透镜的参数对应选择。

一种弯月透镜的透射波前检测方法，包括以下步骤：

一、获取球面反射镜测量总体误差W₂：

依次包括下述两个步骤，

步骤1.根据被测弯月透镜的参数和所选球面反射镜的参数，设计一块相应的计算全息图，该计算全息图包括用于干涉仪与全息片对准的反射全息和用于形成会聚焦点的透射全息两个部分；

步骤2.利用干涉仪直接检测球面反射镜的面形：第1五维调整架保持不动，调整第4五维调整架，使得干涉仪与球面反射镜处于对准位置，利用干涉仪对球面反射镜的面形误差进行测量，此时检测得到的误差W₂包括球面反射镜误差W_sphere和参考镜误差W_reference；

二、获取弯月透镜测量总体误差W₁：

依次包括下述两个步骤，

步骤1.保持第1五维调整架和第4五维调整架不动，将固定有计算全息图的第2五维调整架放置于第1五维调整架上，调整第2五维调整架，利用计算全息图的反射衍射形成的干涉条纹，使得干涉仪和计算全息图处于对 准位置；

步骤2.将固定有被测弯月透镜的第3五维调整架放置到检测光路中，保持其他光学元件不动，只调节第3五维调整架和第1五维调整架，使得整个检测系统处于对准位置，利用干涉仪对整个系统的误差进行测量，得到总体误差W₁，该误差包括参考镜误差W_reference、计算全息图误差W_CGH、弯月透镜误差W_meniscuss和球面反射镜误差W_sphere；

三、处理数据，

当利用干涉仪对整个检测系统进行测量时，其误差包括参考镜误差W_reference、计算全息图误差W_CGH、弯月透镜误差W_meniscus和球面反射镜误差W_sphere，即：