[发明专利]一种大曲率半径自由曲面镜面面形干涉测量装置及方法

权利要求书

1.一种大曲率半径自由曲面镜面面形干涉测量装置，其特征在于，包括干涉仪、计算全息元件CGH和光学透镜；

所述CGH用于接收干涉仪发送的干涉光，发生衍射后经光学透镜汇聚垂直入射到待测自由曲面反射镜上，从而对待测自由曲面反射镜实现零位补偿检测；

所述光学透镜用于接收CGH发送过来的衍射光，并对光线进行汇聚以缩短检测光路的长度；所述光学透镜的前后表面均为球面，其后表面的曲率半径与待测自由曲面反射镜的顶点曲率半径相等，所述后表面是指离待测自由曲面反射镜较近的那一面；

所述CGH包含主检测区域、与光学透镜对准区域、与干涉仪对准区域、镜面基准区域和透镜基准区域；

所述主检测区域位于所述CGH的中心区域，向外依次分布着所述与光学透镜对准区域和所述与干涉仪对准区域；所述镜面基准区域均匀的分布在所述与光学透镜对准区域中；所述透镜基准区域均匀的分布在所述与干涉仪对准区域中；其中，所述与光学透镜对准区域和所述与干涉仪对准区域为两个紧密嵌套的圆环形区域。

2.根据权利要求1所述的大曲率半径自由曲面镜面面形干涉测量装置，其特征在于，所述主检测区域为待测自由曲面反射镜零位补偿测量区域；所述与光学透镜对准区域用于实现干涉测量中CGH与光学透镜的对准；所述与干涉仪对准区域用于CGH与干涉仪进行对准；所述镜面基准区域用于实现待测自由曲面反射镜在检测光路中的粗对准；所述透镜基准区域用于对光学透镜的位置进行粗调。

3.一种基于权利要求1所述的大曲率半径自由曲面镜面面形干涉测量装置的干涉测量方法，包括以下步骤：

S1、将干涉仪、CGH、光学透镜以及待测自由曲面进行对准；

S2、干涉仪发出的干涉光经CGH补偿并衍射，经过光学透镜进行汇聚后垂直入射到待测自由曲面上；

S3、光路经待测自由曲面反射后原路返回，经过光学透镜和CGH后重新返回到干涉仪中，并与干涉仪参考光发生干涉，得到零条纹状态下的干涉条纹，进而得到待测自由曲面的面形结果。

4.根据权利要求3所述的大曲率半径自由曲面镜面面形干涉测量方法，其特征在于，步骤S1所述的方法包括以下步骤：

S11、调整CGH与干涉仪间的相对位置，使得干涉仪发出的光线经过CGH上的与干涉仪对准区域后返回到干涉仪内，与干涉仪参考光形成零条纹状态的干涉条纹，从而完成干涉仪与CGH的对准；

S12、干涉仪与CGH的对准后，沿着光路方向在CGH的后方形成四个CGH投射十字线，将光学透镜放置在四个CGH投射十字线的中央，完成光学透镜与干涉仪及CGH位置的粗对准；

S13、调整光学透镜的位置，使得干涉仪发出的光线经过CGH上的与透镜对准区域以及光学透镜后返回到干涉仪内，与干涉仪参考光形成零条纹状态干涉条纹，从而完成干涉仪、CGH以及光学透镜的对准；

S14、干涉仪、CGH以及光学透镜的对准后，并沿着光路方向在光学透镜的后方形成四个CGH投射十字线，将待测自由曲面放置在四个CGH投射十字线的中央，完成待测自由曲面在光路中的粗对准；

S15、调整待测自由曲面的位置，当干涉仪中所形成的自由曲面检测干涉条纹变得稀疏甚至零条纹时，即完成了干涉仪、CGH、光学透镜及待测自由曲面的精确对准。