[发明专利]一种凸非球面反射镜面形检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种凸非球面反射镜面形检测装置，采用干涉仪(1)以及CGH补偿器(3)对待测凸非球面反射镜(5)进行检测，其特征在于，所述检测光路上还设有球面标准镜(2)以及照明透镜(4)；

球面标准镜(2)放置在干涉仪(1)以及CGH补偿器(3)之间，干涉仪(1)发出的光束经球面标准镜(2)汇聚后入射到CGH补偿器(3)上；

球面标准镜(2)满足F#≤R#，其中F#＝f/D，f是球面标准镜(2)的焦距，D是球面标准镜(2)的口径；R#＝r/d，r是干涉仪(1)焦点到CGH补偿器(3)的距离，d是CGH补偿器(3)的口径；

照明透镜(4)放置在CGH补偿器(3)与待测凸非球面反射镜(5)之间，透过CGH补偿器(3)的光束入射到照明透镜(4)上，经照明透镜(4)汇聚后入射至待测凸非球面反射镜(5)；

照明透镜(4)的玻璃折射率、透镜中心厚度、透镜前后两面的曲率半径，根据待测凸非球面反射镜的曲率半径、口径、二次曲面常数和高次项系数以及各光学元件的物理间距获得；

干涉仪(1)发出的光束经球面标准镜(2)后成为汇聚的球面波前，由CGH补偿器(3)补偿后变为发散的非球面波前，经由照明透镜(4)汇聚后，成为和待检凸非球面反射镜(5)面形一致的非球面波前，由待检凸非球面反射镜(5)反射后原路返回至干涉仪(1)内与干涉仪标准镜的参考波前形成干涉条纹，通过干涉仪(1)内的干涉条纹数据分析得到待测凸非球面反射镜的面形信息，完成对凸非球面反射镜的面形检测。

2.如权利要求1所述的一种凸非球面反射镜面形检测装置，其特征在于，依据待检凸非球面反射镜(5)的各项参数、照明透镜(4)的各项参数及各光学元件的物理间距将CGH补偿器(3)的补偿区划分为各个区域，包括补偿主区域A、干涉仪(1)和CGH补偿器(3)的对准区域B、CGH补偿器(3)和照明透镜(4)的对准区域C、提供照明透镜(4)基准的基准区域D和待检凸非球面反射镜基准的基准区域E，各个区域上设有对应标记，光束经各区域投射得到各自对应的标记线。

3.如权利要求1所述的一种凸非球面反射镜面形检测装置，其特征在于，照明透镜(4)通过子孔径拼接检测法进行面形检测后进行误差校准；照明透镜(4)的曲率半径以及中心厚度以及CGH补偿器(3)的中心厚度以及平行度经过标定处理。

4.如权利要求2所述的一种凸非球面反射镜面形检测装置，其特征在于，所述标记线为十字叉线。

5.一种凸非球面反射镜面形检测方法，其特征在于，采用如权利要求2所述的凸非球面反射镜面形检测装置进行检测，包括如下步骤：

步骤1，搭建检测光路，并将干涉仪(1)、CGH补偿器(3)、照明透镜(4)和待检凸非球面反射镜(5)分别安装在对应的调整机构上；

步骤2，调整检测光路，包括如下子步骤：

步骤2.1，将干涉仪(1)和CGH补偿器(3)对准：根据对准区域B形成的干涉条纹，通过调整干涉仪调整机构(6)和CGH补偿器调整机构(7)得到零条纹，从而实现干涉仪(1)和CGH补偿器(3)的对准；所述对准区域B形成的干涉条纹为经对准区域B反射后原路返回至干涉仪(1)内的波前与干涉仪标准镜的参考波前形成干涉条纹；

步骤2.2，将照明透镜(4)和CGH补偿器(3)对准：首先根据基准区域D投射在照明透镜(4)上的标记线初步调整照明透镜(4)的横向及垂轴位置，使得照明透镜(4)位于标记线位置；然后根据对准区域C形成的干涉条纹，通过调整照明透镜调整机构(8)得到零条纹，从而实现照明透镜(4)和CGH补偿器(3)的对准；所述对准区域C形成的干涉条纹为经对准区域C投射至照明透镜(4)，经照明透镜(4)反射后原路返回至干涉仪(1)内的波前与干涉仪标准镜的参考波前形成干涉条纹；

步骤2.3，调整待测凸非球面反射镜(5)使得检测系统处于零位检测状态：首先通过基准区域E投射在待测凸非球面反射镜(5)上的标记线调整待测凸非球面反射镜(5)的横向及垂轴位置，使得待测凸非球面反射镜(5)位于标记线位置；然后根据补偿主区域A形成的干涉条纹，通过调整待测凸非球面反射镜(5)调整机构(9)得到零条纹，至此检测装置的各光学元件调整完毕，得到零位检测光路；所述补偿主区域A形成的干涉条纹为经补偿主区域A投射至照明透镜(4)，经照明透镜(4)透射后，入射到待测凸非球面反射镜(5)，经待测凸非球面反射镜(5)反射后原路返回至干涉仪(1)内的波前与干涉仪标准镜的参考波前形成干涉条纹；

步骤3，利用零位检测光路，对待测凸非球面反射镜进行面形检测，通过干涉仪(1)内形成的干涉数据分析得到待测凸非球面反射镜的面形信息，完成对大口径凸非球面反射镜的面形检测。