[发明专利]一种凸非球面反射镜面形检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种凸非球面反射镜面形检测装置及检测方法，在保证检测精度的情况下，能够用小尺寸的CGH补偿器实现对大口径(口径200mm以上)的凸非球面反射镜的检测。本发明装置通过透镜将光束汇聚，使得采用的CGH补偿器的口径很小，CGH补偿器能在高精度的加工尺寸范围内实现对大口径凸非球面反射镜面形的高精度检测。本发明方法，将CGH补偿器对波前的相差补偿作用和透镜对光束的汇聚作用两者相结合，用小尺寸的CGH补偿器实现对大口径凸非球面反射镜的检测，解决了传统CGH补偿检测法只能检测中小口径凸非球面反射镜面形的难题。相比传统的凸非球面反射镜面形检测方法，本发明的检测方法能够检测各种曲面类型的凸非球面反射镜。

技术领域

本发明涉及镜面检测技术领域，具体涉及一种凸非球面反射镜面形检测装置及检测方法。

背景技术

在光学系统内使用非球面光学元件能够实现提高系统性能、改善像质以及减少光学元件的数量的目的，使光学系统紧凑轻便。因此非球面光学元件在航空航天、天文观测、光刻物镜、高性能照相或摄像机镜头等诸多光学仪器中具有广泛的应用。

高精度的面形检测是精密加工的前提和基础，随着市场对凸非球面反射镜的规格和精度要求越来越高，对凸非球面反射镜的面形检测提出了进一步的要求。常用的凸非球面反射镜的检测方法有：无像差点检测法、透镜补偿器零位检测法、CGH(computergenerated hologram计算全系图)补偿检测法等。当待检凸非球面反射镜的口径为200mm以内时，上述几种方法均能较好的应对，但是当待检凸非球面反射镜的口径大于200mm(大口径)时，这些方法由于自身的局限性，使得这些检测方法难以在大口径凸非球面反射镜面形检测中继续使用。

其中，无像差点检测法的缺点有：(1)固有缺点：只能对二次曲面进行面形检测，不能对凸椭球面以及高次非球面进行检测，且有中心遮拦；(2)当待检凸非球面反射镜的口径大于200mm时，需要制造更大口径的球面辅助镜，一般为待检凸非球面反射镜口径的两倍甚至更大，且对辅助镜的面形精度要求较高。

当待检凸非球面反射镜的口径大于200mm时，透镜补偿器检测法的缺点是：(1)需要大口径的干涉仪1；(2)需要制造大口径的透镜补偿器，透镜补偿器是一套透镜组，对其加工精度要求很高，加工难度大；(3)透镜补偿器的参考面一般是非球面，所以还需要制造额外的检具对参考面进行面形检测，并且透镜补偿器是需要对待检镜进行针对性设计，其普适性差，因此当待检镜的口径超过200mm时，该方法的检测成本巨大。

CGH补偿检测法的缺点有：(1)CGH补偿器3口径须比待检凸非球面反射镜口径大；(2)受限于CGH补偿器3现有的制造工艺，在保证检测精度的情况下其制造口径不超过200mm，因此只能对中小口径的凸非球面反射镜进行检测。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种凸非球面反射镜面形检测装置及检测方法，在保证检测精度的情况下，能够用小尺寸的CGH补偿器实现对大口径(口径200mm以上)凸非球面反射镜的检测。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的凸非球面反射镜面形检测装置，采用干涉仪以及CGH补偿器对待测凸非球面反射镜进行检测，其特征在于，所述检测光路上还设有球面标准镜以及照明透镜；

球面标准镜放置在干涉仪以及CGH补偿器之间，干涉仪发出的光束经球面标准镜汇聚后入射到CGH补偿器上；

球面标准镜满足F#≤R#，其中F#＝f/D，f是球面标准镜的焦距，D是球面标准镜的口径；R#＝r/d，r是干涉仪焦点到CGH补偿器的距离，d是CGH补偿器的口径；

照明透镜放置在CGH补偿器与待测凸非球面反射镜之间，透过CGH补偿器的光束入射到照明透镜上，经照明透镜汇聚后入射至待测凸非球面反射镜；