大口径凸面面形检测系统技术方案

本申请提供一种大口径凸面面形检测系统，该系统包括：标准镜和图像处理装置；平行光线经过标准镜反射后得到第一光线；平行光线经过标准镜折射后得到第二光线，所述第二光线汇聚至所述标准镜的焦点处；第一光线按照平行光线的原光学传播路径返回；将待测器件移动至第二光线的光照范围内的共焦位置，并调整待测器件的姿态，使得第三光线按照第二光线的原光学传播路径返回，并经标准镜折射后能够与第一光线发生干涉，形成干涉条纹；图像处理装置接收并且解析干涉条纹后，确定待测器件的待测面面形；其中，第三光线为第二光线经待测器件反射后得到的反射光线；共焦位置距焦点的距离等于待测面的表面曲率半径。待测面的表面曲率半径。待测面的表面曲率半径。

【技术实现步骤摘要】
大口径凸面面形检测系统


[0001]本申请涉及光学元器件的检测领域，尤其涉及一种大口径凸面面形检测系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断进步，对于大口径光学元器件的需求不断增多，尤其是对于大口径球面零件的需求正在持续增加。对于球面光学零件而言，其中凸球面的面形检测一直是困扰各类光学加工企业以及研究人员的重要问题。
[0003]在相关技术中，由于特殊的成像光路，对于尺寸较大的(一般是直径大于150毫米)的大口径凸球面零件，使用当下普遍使用的6英寸口径的Zygo干涉仪很难实现全口径测量，当下在一些科研机构中，较为常用的方式是使用轮廓仪或者拼接的方式来进行检测。
[0004]然而，相关技术中的面形检测方式，均无法高效、廉价的检测大口径凸球面零件的面形。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种大口径凸面面形检测系统，用于实现对大口径凸球面零件表面面形的检测。
[0006]本申请提供一种大口径凸面面形检测系统，该系统包括：标准镜和图像处理装置；平行光线经过所述标准镜反射后得到第一光线；所述平行光线经过所述标准镜折射后得到第二光线，所述第二光线汇聚至所述标准镜的焦点处；所述第一光线按照所述平行光线的原光学传播路径返回；将待测器件移动至所述第二光线的光照范围内的共焦位置，并调整所述待测器件的姿态，使得第三光线按照所述第二光线的原光学传播路径返回，并与所述第一光线发生干涉，形成干涉条纹；所述图像处理装置接收并且解析所述干涉条纹后，确定所述待测器件的待测面面形；其中，所述第三光线为所述第二光线经所述待测器件反射后得到的反射光线；所述共焦位置距所述焦点的距离等于所述待测面的表面曲率半径。
[0007]可选地，所述标准镜包括多个镜片；所述待测器件的待测面为凸球面；所述标准镜靠近所述待测器件一侧的镜片为凹面镜。
[0008]可选地，所述系统还包括平面标准镜；所述图像处理装置为平面干涉仪，所述标准镜位于所述平面标准镜与所述待测器件之间的位置；所述标准镜靠近所述平面标准镜一侧的镜片为平面镜。
[0009]可选地，所述平面干涉仪发射的光线经过所述平面标准镜过滤后得到所述平行光线；所述平行光线的光束横截面积等于所述标准镜靠近所述平面标准镜一侧的平面镜的直径。
[0010]可选地，所述标准镜靠近所述待测器件一侧的凹面镜的第一曲率半径是根据所述待测器件的待测面的第二曲率半径确定的。
[0011]可选地，所述第一曲率半径大于所述待测面的所述第二曲率半径。
[0012]可选地，所述标准镜靠近所述待测器件的凹面镜上的任一点与所述待测面的圆心
的连线，均垂直于所述连线与所述待测面交点的切线。
[0013]可选地，所述平面镜反射所述平行光线，并使得所述第一光线按照所述平行光线的原光学传播路径进行传播。
[0014]本申请提供的大口径凸面面形检测系统，使用图像处理装置向标准镜发射平行光线，平行光线经过标准镜反射后得到第一光线；平行光线经过标准镜折射后得到第二光线；第一光线按照平行光线的原光学传播路径返回，第二光线汇聚至焦点处。之后，将待测器件移动至第二光线的光照范围内的共焦位置，并调整待测器件的姿态，使得第三光线经标准镜折射后能够按照第二光线的原光学传播路径传播，并与第一光线发生干涉，形成干涉条纹。在形成干涉条纹后，通过图像处理装置对干涉条纹进行解析，确定待测器件的待测面面形。如此，能够实现较大尺寸的光学器件的凸面面形的检测。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请提供的大口径凸面面形检测系统的结构示意图；
[0017]图2是本申请提供的大口径凸面面形检测系统光学路径示意图。
具体实施方式
[0018]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0019]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0020]针对当下普遍采用的两种面形(即表面形貌误差)检测方式，一种是使用轮廓仪进行面形检测，这种检测方式能够对大部分的凸球面进行全口径测量，但是设备昂贵，一般企业很难负担，同时检测效率较低，再者，这种方式的检测精度较低，一般只能达到Lambda/10的检测精度，如果要求更高的检测精度，这种方式显然存在一定的局限性。
[0021]另一种是使用拼接的方式进行面形检测，这种方式通过多次测量得到测量数据，再通过软件算法进行拼接，从而实现全口径的测量。该方法同样存在测量效率低的问题，另外对于检测人员的技术能力等都有较高的要求，再加上算法复杂，设备昂贵，因此未能在生产企业中广泛使用。
[0022]针对相关技术中存在的上述技术问题，本申请实施例旨在提供一种基于大口径平
面干涉仪，配合大口径球面标准镜，从而实现对凸球面的面形检测，这种方式检测效率高，同时在保证球面标准镜精度的基础上，能够获得极高的检测精度，是一种解决大口径凸球面面形检测的方式。
[0023]下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的大口径凸面面形检测系统进行详细地说明。
[0024]如图1所示，本申请实施例提供的一种大口径凸面面形检测系统，该系统可以包括大口径平面标准镜101、标准镜102和图像处理装置。
[0025]示例性地，设置于平面标准镜101一侧的图像处理装置向平面标准镜101发射平行光线，该平行光线经过平面标准镜101后射向所述标准镜。具体地，如图1所示，上述图像处理装置通过φ450口径的平面镜101向标准镜102发射一束平行光线。即图像处理装置发出所述平行光线。
[0026]具体地，所述标准镜位于所述平面标准镜与所述待测器件之间的位置；光源发射的光线经过所述平面标准镜后得到所述平行光线。
[0027]示例性地，所述平行光线经过所述标准镜反射后得到第一光线；所述平行光线经过所述标准镜折射后得到第二光线，所述第二光线汇聚至所述标准镜的焦点处；所述第一光线按照所述平行光线的原光学传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径凸面面形检测系统，其特征在于，所述系统包括：标准镜和图像处理装置；平行光线经过所述标准镜反射后得到第一光线；所述平行光线经过所述标准镜折射后得到第二光线，所述第二光线汇聚至所述标准镜的焦点处；所述第一光线按照所述平行光线的原光学传播路径返回；将待测器件移动至所述第二光线的光照范围内的共焦位置，并调整所述待测器件的姿态，使得第三光线按照所述第二光线的原光学传播路径返回，并经所述标准镜折射后能够与所述第一光线发生干涉，形成干涉条纹；所述图像处理装置接收并且解析所述干涉条纹后，确定所述待测器件的待测面面形；其中，所述第三光线为所述第二光线经所述待测器件反射后得到的反射光线；所述共焦位置距所述焦点的距离等于所述待测面的表面曲率半径。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准镜包括多个镜片，所述待测器件的待测面为凸球面，所述标准镜靠近所述待测器件一侧的镜片为凹面镜。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括平面标准镜；所述图像处理装置为平面干涉仪，所述标准镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云龙，
申请(专利权)人：北京创思工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：