[发明专利]实时检测非球面的全息干涉装置

说明书

本发明属于光学波面面形检测领域中实时检测非球面面形的一种全息干涉装置。

检测非球面面形的方法可分为两类：零位检测和非零位检测，零位检测主要用于精加工阶段的检测，非零位检测主要用于粗加工阶段的检测。与本发明最接近的已有技术是零位检测中的计算全息干涉技术（Applied    Optics，Val.11，No.12，（1972）2833～2839）其装置结构如图1所示，它由光源1、扩束器2、分束器3、参考平面镜4、零位补偿器5，计算全息图6、成象透镜7、空间滤波器8和面阵探测器9组成，在检测过程中，普遍采用卤化银照相乳胶作为计算全息干涉图的记录材料，它需要进行化学显影处理，并且对化学显影的质量要求很高，这样不仅使用很麻烦，而且不能实现实时检测，此外，由计算全息干涉图缩微不当引起的全息干涉图尺度失配是无法进行事后校正的。该装置不能进行非零位检测，光源1采用单波长激光器。

为了克服上述缺点，本发明目的在于寻求一种使用简便、能实时完成检验，功能齐全、既可用于精加工阶的检测，又可用于粗加工阶段的检测，精度高、制造容易的检测非球面面形的全息干涉装置。

图2是本发明装置的结构示意图

本发明采用扩束器2、分束器3、参考平面镜4和零位补偿器5，它的结构特点是在光源1的两条出射光束上分别放置起偏镜15和起偏镜16二者的起偏方向成正交关系，起偏镜15或起偏镜16的起偏方向与偏振分束器10的偏振透过方向一致，平面镜17、分束器14使由光源1发出的二光束共轴同向传播，在分束器3的主干涉出射方向上放置偏振分束器10，实时记录显示器6的读出面面对偏振分束器10透射光束且位于被测非球面光瞳共轭平面上，面阵探测器 18的接收面面对偏振分束器10反射光束且位于与被测非球面光瞳共轭平面上，显示器12的显示面与实时记录显示器6的写入面相对且平行，成象系统11的主轴与显示器12的显示面和实时记录显示器6写入面相互垂直，在偏振分束器10反射实时记录显示器6的读出图象的光轴上安置成象透镜7，在成象透镜7的焦面上放置空间滤波器8，面阵探测器9的接收面位于实时记录显示器6读出面的共轭面上，面阵探测器9、面阵探测器18和显示器12与计算机13用导线相连接。光源1由两个不同波长的激光器组成或采用多波长激光器。

本发明的详细内容和最佳实施例如下：用扩束器2将来自光源1的光准直为平行光，然后用分束器3将准直平行光分为两束，一束经零位补偿器5后照在被测非球面上，另一束照在参考平面镜4上，本装置的特点是既能实现实时全息零位检测又能实现实时全息非零位检测。

零位检测时：利用起偏镜15，使波长为λ₁的检测光和参考光经偏振分束器10全部偏振透射到实时记录显示器6的读出面上。利用实时记录显示器6、成象系统11、显示器12、面阵探测器18和计算机13构成实时全息记录显示系统。移动实时记录显示器6使其读出面位于与被测非球面光瞳共轭的平面内。计算机13根据对光学检测系统光线追迹和全息干涉原理在显示器12上生成标准非球面面形的全息干涉图。用成象系统11将显示在显示器12上的全息干涉图按正确尺寸缩微成象在实时记录显示器6的写入面上，作为实时记录显示器6的写入光。通过面内移动显示器12，使写入全息干涉图与由波长为λ₁的检测光和参考光在实时记录显示器6读出面上形成的全息干涉图空间位置重合。用投射在实时记录显示器6上的波长 为λ₁的参考光和检测光共同作为实时记录显示器6的读出光束，读出光束在实时记录显示器6的读出面上形成被测非球面的全息干涉图，读出光束来读成象在其写入面上的标准非球面计算全息干涉图。在实时记录显示器6读出面上产生包含被测非球面偏离标准非球面的复杂干涉图。用偏振分束器10的偏振反射性质包含写入与读出全息干涉图差异信息的复杂干涉图从读出图象中分离出来。用成象透镜7对复杂干涉图再成象，用空间滤波器8对复杂干涉图进行滤波，在面阵探测器9上得到只反映被测非球面偏离标准非球面的简单干涉图。