一种长曲率半径凸面参考面标准具制造技术

一种长曲率半径凸面参考面标准具涉及光学镜头设计领域，入射光依次通过：孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面；所述孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面同光轴分布；所述泽尼克面形补偿组分补偿光学设计的剩余球差；像差平衡组分平衡整个标准具的像差产生垂直参考面出射的波面；标准参考面以3.5％的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面。本发明专利技术不同于现有商业化产品。长曲率半径凹面测量的使用要求，有效地缩短了测量空间，解决空间受限的问题，物理上易于实现。同时采用了易于加工的泽尼克面形补偿组分，进行像差补偿，大大降低了设计难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学镜头设计领域，特别是一种长曲率半径凸面参考面标准具。
技术介绍
菲索面形测量干涉仪主要用于元件的表面低频面形测量，作为一种非接触光学测 量方法，具有共光路的优点，即参考光路和被测光路在干涉仪内部几乎重合，经过相同的光 学元件，产生相同的波像差。参考波面和被测波面产生的干涉图只包含参考面和被测面的 相对面形，不包括干涉仪内部系统误差。目前已成为光学元件面形检测的重要手段。标准 具是菲索面形测量干涉仪的重要组成部分，它能够提供干涉测量的参考波面使其原路返回 干涉仪后进入探测器与被测光路进行干涉。 球面标准具一般都为凹面，如图1所示，干涉仪发出的平面波1经过球面标准具2 会聚之后形成标准球面波。该球面波与标准参考面3同心，一部分被标准参考面3原路反 射回干涉仪，另一部分射向被测球面4,调整被测球面4使得其与球面波同心则同样能够原 路反射回干涉仪与参考波面进行干涉，通过算法计算出参考面和被测面之间的相对面形， 因为凹面标准具既能够测量比自身曲率半径小的凸面，理论上也能够测量任意曲率半径的 凹面。但是如果凹面曲率半径较大，测量空间需要较大。在某些情况下难以实现。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种长曲率半径凸面参考面标准 具，解决了长曲率半径凹面面形测量空间受限的问题。 本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下： -种长曲率半径凸面参考面标准具，入射光依次通过：孔径光阑、扩束组分、泽尼 克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面；所述孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿 组分，像差平衡组分和标准参考面同光轴分布；所述泽尼克面形补偿组分补偿光学设计的 剩余球差；像差平衡组分平衡整个标准具的像差产生垂直参考面出射的波面；标准参考面 以3. 5%的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面。 本专利技术的有益效果是：本专利技术不同于现有商业化产品。长曲率半径凹面测量的使 用要求，有效地缩短了测量空间，解决空间受限的问题，物理上易于实现。同时采用了易于 加工的泽尼克面形补偿组分，进行像差补偿，大大降低了设计难度。【附图说明】 图1球面表面面形测量原理图。 图2本专利技术长曲率半径凸面参考面标准具光学设计结构示意图。 图3本专利技术泽尼克面形补偿组分的补偿面形图。 图中：1、干涉仪出射平面波，2、球面标准具，3、标准参考面，4、被测面，5、孔径光 阑，6、扩束组分，7、泽尼克面形补偿器和8、象差平衡组分。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。 如图2所示，一种长曲率半径凸面参考面标准具，入射光依次通过：孔径光阑5、扩 束组分6、泽尼克面形补偿组分7,像差平衡组分8和标准参考面3 ;所述孔径光阑5、扩束组 分6、泽尼克面形补偿组分7,像差平衡组分8和标准参考面3同光轴分布；孔径光阑5用于 限制从激光干涉仪射入光束的口径，尺寸范围为101. 6mm<D< 152. 4_，此实例具体口径 为152. 4_ ;扩束组分6将经过孔径光阑5后的入射光扩束；所述泽尼克面形补偿组分7补 偿光学设计的剩余球差，利于进行优化设计，易于数控光学加工机床进行直接从球面精修； 此实例泽尼克面形补偿大小如图3所示，PV0. 5μπι;像差平衡组分8平衡整个标准具的像 差产生垂直参考面出射的波面，设计波像差RMS0. 002λ，λ= 632. 8nm，视场为0. 02度；标 准参考面3以3. 5%的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面，半径范围为 800mm<r，本实施例中参考面曲率半径1000mm的凸面，不镀膜。标准参考面所在的光学元 件为熔石英。 在本实施中，长曲率半径凸面参考面标准具由三片光学元件组成，第一片透镜的 前表面为扩束组分6,后表面为泽尼克面形补偿组分7 ;第二片和第三片透镜组成像差平衡 组分8,第三片的后表面为标准参考面3。关于光学元件的数量不拘泥于本实施例，只要能 实现本专利技术参考标准具的功能，皆为本专利技术的保护范围。 表1给出了本实施例中，物、像和三片光学元件从左到右各自前后表面的参数，为 面型、半径、厚度、玻璃型号和孔径。表面型号2-7分别代表图2中从左至右的三片光学元 件依次的前后表面。2和3分别为第一光学元件的前后表面；4和5分别为第二光学元件的 前后表面；6和7分别为第三光学元件的前后表面。 表1CodeV格式设计结果示例 【主权项】1. 一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，入射光依次通过：孔径光阑、扩束 组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面；所述孔径光阑、扩束组分、泽尼克 面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面同光轴分布；所述泽尼克面形补偿组分补偿光 学设计的剩余球差；像差平衡组分平衡整个标准具的像差产生垂直参考面出射的波面；标 准参考面以3. 5%的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面。2. 根据权利要求1所述的一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，所述孔径 光阑尺寸范围为101. 6mm<D< 152. 4mm。3. 根据权利要求1所述的一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，所述泽尼 克面形的差值小于2μm。4. 根据权利要求1所述的一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，所述标准 参考面为凸面，其半径范围为800mm<r，出射光束与标准参考面同心。5. 根据权利要求1所述的一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，所述标准 具设计波像差RMS值优于30nm，工作波长通常为632. 8nm，视场为0. 02度。6. 根据权利要求1所述的一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，所述标准 参考面所在的光学元件为熔石英。【专利摘要】一种长曲率半径凸面参考面标准具涉及光学镜头设计领域，入射光依次通过：孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面；所述孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面同光轴分布；所述泽尼克面形补偿组分补偿光学设计的剩余球差；像差平衡组分平衡整个标准具的像差产生垂直参考面出射的波面；标准参考面以3.5％的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面。本专利技术不同于现有商业化产品。长曲率半径凹面测量的使用要求，有效地缩短了测量空间，解决空间受限的问题，物理上易于实现。同时采用了易于加工的泽尼克面形补偿组分，进行像差补偿，大大降低了设计难度。【IPC分类】G01B11/24【公开号】CN105423951【申请号】CN201510968118【专利技术人】苏东奇, 曲艺, 苗二龙, 隋永新, 杨怀江 【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所【公开日】2016年3月23日【申请日】2015年12月22日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长曲率半径凸面参考面标准具，其特征在于，入射光依次通过：孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面；所述孔径光阑、扩束组分、泽尼克面形补偿组分，像差平衡组分和标准参考面同光轴分布；所述泽尼克面形补偿组分补偿光学设计的剩余球差；像差平衡组分平衡整个标准具的像差产生垂直参考面出射的波面；标准参考面以3.5％的反射率反射光束使其原路返回干涉仪内提供参考波面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏东奇，曲艺，苗二龙，隋永新，杨怀江，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22