[发明专利]一种平曲面透射元件表面的高精度大动态范围测量方法及测量系统

说明书

本发明提供一种平曲面透射元件表面的高精度大动态范围测量方法及测量系统，涉及测量技术领域。干涉仪测待元件平表得到面形数据；三坐标测量设备标定得到偏折光路系统结构位置参数；光线追迹建立理想光路系统得到理论坐标位置值；显示投影屏显示多步移相正弦灰度直条纹，计算机解出CCD相机拍摄的条纹对应的实际坐标位置值；由理论坐标位置值和实际坐标位置值得到对应坐标误差，计算得到待测曲面面形误差斜率分布，积分后得到待测元件曲表面面形误差。本发明解决了现有技术中高精度平曲面透射元件表面测量的测量动态范围小，设备昂贵的技术问题。本发明有益效果为：提供非接触高精度大动态范围的测量方法，实现检测设备的通用化。操作简单效率高。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种基于光学偏折术对透射元件表面的测量系统及测量方法。

背景技术

平曲面透射元件，即元件有一个平面其余面是曲面的透射元件。平曲面透射元件是一种重要的光学元件，在光学元件和工业产品中是不可或缺的，被广泛应用于光学系统与工业系统中，在成像光学、照明光学、透明玻璃中均也有广泛应用。随着技术的进步，对于平曲面透射元件的质量要求也不断提高。这也要求测量手段不断提高。目前，对于平曲面透射元件表面测量的常用方法主要分为干涉测量法和几何光线检测法。干涉测量法为平曲面透射元件表面测量提供了一种非接触式的高精度测量方法。中国专利申请公布号CN106643548A，申请公布日2017年5月10日，名称为“非球面光学元件面形检测装置”的发明专利申请文件，公开了一种运用干涉法测量非球面面形的装置，用于对非球面光学元件的面形信息进行检测。包括干涉仪和沿垂直方向从下至上依序设置的反射镜、移相器、标准镜、补偿镜和非球面光学元件；干涉仪用于出射水平方向的测量光束；反射镜用于将水平方向的测量光束转变成垂直向上的测量光束；移相器用于调整所述垂直向上的测量光束的相位；标准镜用于提供参考面以对所述垂直向上的测量光束进行反射；补偿镜用于补偿非球面光学元件的面形；非球面光学元件反射的测量光束与标准镜的参考面反射的测量光束在干涉仪中形成干涉条纹。该结构实现了非球面光学元件面形的高精度测量。但干涉法测量动态范围小，且对系统的设计、制造和校准都具有高要求。利用干涉法测量平曲透射元件表面时，测量过程较为复杂，无法完成大动态范围的测量。中国专利申请公布号CN107560564A，申请公布日2018年1月9日，名称为“一种自由曲面检测方法及系统”的发明专利申请文件，公开了一种运用逆向哈特曼检测方法的测量自由曲面的方法及系统，用于对反射式自由曲面面形信息进行检测。该结构是几何光线检测法的一种，实现了反射式自由曲面面形的高精度测量，但是对透射面形检测比较困难。

发明内容

为了解决现有技术中非接触式的高精度平曲面透射元件表面测量的测量过程复杂，测量动态范围小，以及测量设备昂贵的技术问题，本发明提供一种实现平曲面透射元件表面高精度大动态范围测量方法及测量系统，针对平曲透射元件的单个曲面实现高精度测量。