[发明专利]一种利用小孔衍射波面拼接测量面形的检测装置及方法

摘要

本发明提供一种利用小孔衍射波面拼接测量面形的检测装置及方法，从激光器发射的光经过滤波孔、第一聚光镜、空间滤波器、扩束镜、λ/2波片、λ/4波片、经过衰减片后经分光镜透射，再经反射镜反射的光再经分光镜反射，再经第一光学调整架，第二聚光镜组照射到小孔。小孔产生的一部分衍射光照射到待测镜面，待测镜面的反射光经小孔边框反射后与小孔的另一部分衍射波面产生干涉条纹，干涉条纹经过会聚光学单元，再由光学探测器收集。待测镜面放置在第二光学调整架上，可以沿待测镜法线方向进行移动，进行环孔径拼接测量，同时可以控制第一光学调整架旋转和平移，对待测镜面进行扫描拼接测量。

主权项

一种利用小孔衍射波面拼接测量面形的检测装置，其特征在于，该装置包括：激光器(1)、滤波孔(2)、第一聚光镜(3)、空间滤波器(4)、扩束镜(5)、λ/2波片(6)、λ/4波片(7)、衰减片(8)、分光镜(9)、反射镜(10)、移相器(11)、第一光学调整架(12)、第二聚光镜组(13)、小孔基板(14)、第二光学调整架(15)、第三光学调整架(16)、CCD探测器(17)和计算机(18)；激光器(1)，用于发出激光作为照明光源；滤波孔(2)，利用衍射效应用于将激光器(1)发出的光散射；第一聚光镜(3)，用于收集滤波孔(2)发出的散射光；空间滤波器(4)，用于将聚光镜(3)收集的光过滤掉杂散光；扩束镜(5)，用于将空间滤波器(4)过滤的点光源的光变为平行光；λ/2波片(6)，用于旋转经过扩束镜(5)形成的平行光的偏振方向；λ/4波片(7)，用于和λ/2波片(6)结合来调节产生圆偏振光；衰减片(8)，用于调整光强；分光镜(9)，用于光束传播方向控制，该分光镜(9)将经过衰减片(8)的光透射，将经过反射镜(10)反射的光反射；反射镜(10)，用于将光束反射，该反射镜(10)用来产生移相的效应；移相器(11)，和反射镜(10)相连，由计算机(18)控制移相器(11)的移动，产生移相；第一光学调整架(12)，与第二聚光镜组(13)，小孔基板(14)相连，可以控制第二聚光镜组(13)，小孔基板(14)进行移动和旋转，用于拼接测量；第二聚光镜组(13)，将分光镜(9)反射的光会聚到小孔基板(14)中的小孔上；小孔基板(14)，基板中打有小孔，用于产生衍射球面波，同时小孔基板除小孔外镀有反射膜，用于反射测试光；第二光学调整架(15)，上面放置待测镜，可以调节待测镜移动和倾斜；第三光学调整架(16)，上面放置第三聚光镜组，用于将干涉光投射到CCD探测器(17)上，形成并记录干涉图案；计算机(18)与CCD探测器(17)连接，计算机(18)存储并处理CCD探测器(17)记录干涉图案；可以用计算机控制第二光学调整架(15)的移动，进行环孔径拼接，同时可以用计算机控制第一光学调整架(12)的移动，对第二光学调整架(15)上的待测镜进行扫描式拼接测量；其中：滤波孔(2)放置在激光器(1)的出光口，第一聚光镜(3)放置在滤波孔(2)和空间滤波器(4)中间，滤波孔(2)放置的位置为第一聚光镜(3)物面位置，空间滤波器(4)放置在第一聚光镜(3)像面位置；空间滤波器(4)同时放置在扩束镜(5)的前焦点，λ/2波片(6)、λ/4波片(7)、衰减片(8)依次放置在扩束镜(5)后面，其中滤波孔(2)、第一聚光镜(3)、空间滤波器(4)、扩束镜(5)、λ/2波片(6)、λ/4波片(7)、衰减片(8)的中心都在同一光轴上，λ/2波片(6)、λ/4波片(7)平行于扩束镜(5)；衰减片(8)垂直于光轴，分光镜(9)的中心在光轴上，与光轴成45°角，分光镜(9)后面放置反射镜(10)，反射镜(10)与移相器(11)相连；第一光学调整架(12)平行于光轴，第一光学调整架(12)中心对准分光镜(9)中心；第一光学调整架(12)用于固定第二聚光镜组(13)和小孔基板(14)，同时可以旋转和移动；第二光学调整架(15)放置在小孔基板(14)中小孔产生的衍射波面一侧，上面放置待测镜；第三光学调整架(16)上面放置第三聚光镜组，用于收集干涉光并透射到CCD探测器(17)上；CCD探测器(17)放在第三光学调整架(16)后面；计算机(18)与CCD探测器(17)连接。