CN102798341A - 一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法 - Google Patents

一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法 Download PDF

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邵晶
马冬梅
张海涛
于杰
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Abstract

一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法属于点衍射干涉仪测试领域，该方法包括如下步骤：将会聚镜头和小孔板同光轴放置，平行光源通过会聚镜头会聚，经由小孔板出射，一部分光线形成测试光，另一部分光线做为参考光，测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；将成像镜头出瞳处的出瞳光强最大值处记为A，放置一片以A点为中心，沿径向方向透过率逐渐提高的衰减片，用以调整成像镜头出瞳光束的光强分布，使中心和边缘干涉条纹的图像强度一致。本发明具有设计结构简单、成本低廉、容易加工制造的优点，能够利用较低成本解决点衍射干涉仪边缘光强下降导致模数转换位数降低的问题，提高点衍射干涉仪的测试精度。

Description

一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法
技术领域
本发明属于点衍射干涉仪测试领域，具体涉及一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法。
背景技术
干涉仪是一种高精度的光学测量设备，其中，点衍射干涉仪采用小孔衍射的波前作为测试基准波前，具有很高的精度，已被应用于超高精度的光学检测、测量中。点衍射干涉仪由于小孔衍射的原因，它出射的球面光束的光强分布不均匀，中心区域的光强亮度明显高于边缘区域。这样点衍射干涉仪在测试高数值孔径的光学元件和光学系统时，干涉条纹的边缘的亮度会比中心区域的光强下降。由于点衍射干涉仪一般采用相机作为采集干涉条纹的传感器，它与控制计算机之间需要进行模数转换，相机采集干涉条纹要求相机不能饱和，边缘亮度的下降会导致边缘图像模数转换位数的下降，点衍射干涉仪的测试精度会下降。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法，该方法利用修正点衍射干涉仪中的成像镜头出瞳光束光强分布，使点衍射干涉仪形成干涉条纹的中心光强分布与边缘分布一致，增强边缘光束的模数转换位数，提高点衍射干涉仪的测试精度。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：将会聚镜头和小孔板同光轴放置，平行光源通过会聚镜头会聚，经由小孔板出射，一部分光线形成测试光，另一部分光线做为参考光；测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；
步骤二：将成像镜头出瞳处的出瞳光强最大值处记为A，放置一片以A点为中心，沿径向方向透过率逐渐提高的衰减片，用以调整成像镜头出瞳光束的光强分布，使中心和边缘干涉条纹的图像强度一致。
发明原理：在不加置衰减片前，点衍射干涉仪衍射光束在成像镜头出瞳光强分布最大值位置处记为A点，以A点为中心，沿径向方向衰减片的透过率逐步提高。衰减片中A点位置处的透过率最小。A点不一定与衰减片的机械中心重合。衰减片的最大透过率和最小透过率由在不加置衰减片前，点衍射干涉仪成像镜头出瞳光强分布的最大最小值决定，以保证点衍射干涉仪干涉条纹在调整后保持强度一致。
本发明的有益效果是：本发明具有设计结构简单、成本低廉、容易加工制造的优点，能够利用较低成本解决点衍射干涉仪边缘光强下降导致模数转换位数降低的问题，提高点衍射干涉仪的测试精度。本发明适合科研院所和检测部门使用。
附图说明
图1本发明测试光学元件表面面形的点衍射干涉仪的装置示意图。
图2本发明测试光学系统波前误差的点衍射干涉仪的装置示意图。
图3本发明测试光学元件表面面形的点衍射干涉仪的装置的衰减片示意图。
图4本发明测试光学系统波前误差的点衍射干涉仪的装置的衰减片示意图。
图中：1、会聚镜头，2、小孔板，3、待测光学元件，4、成像镜头，5、相机，6、衰减片，7、在不加置衰减片前，点衍射干涉仪成像镜头出瞳光强分布最大值位置处，8、第一小孔板，9、待测光学系统，10、第二小孔板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：将会聚镜头和小孔板同光轴放置，平行光源通过会聚镜头会聚，经由小孔板出射，一部分光线形成测试光，另一部分光线做为参考光；测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；
步骤二：将成像镜头出瞳处的出瞳光强最大值处记为A，放置一片以A点为中心，沿径向方向透过率逐渐提高的衰减片，用以调整成像镜头出瞳光束的光强分布，使中心和边缘干涉条纹的图像强度一致。
点衍射干涉仪是一种高精密的光学测量仪器，既能够测量光学元件表面的面形，又可以测试光学系统的出瞳波前，即光学系统的波像差。一般情况下，点衍射干涉仪有以下两种，用于测试光学系统表面面形的点衍射干涉仪和如图2所示的用于测试光学系统波前误差的衍射干涉仪。如图1所示，用于测试光学系统表面面形的点衍射干涉仪包括：会聚镜头1、小孔板2、待测光学元件3、成像镜头4和相机5，平行光源首先通过会聚镜头1会聚，经由小孔板2出射，一部分光线入射到待测光学元件3后反射回小孔板2，形成测试光，另一部分光线未经过待测光学元件3的为参考光，测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；如图2所示，用于测试光学系统波前误差的衍射干涉仪包括：会聚镜头1、第一小孔板8、待测光学系统9、第二小孔板10、成像镜头4和相机5，平行光源首先通过会聚镜头1会聚，经由第一小孔板8出射，经过待测光学系统9后，一部分光线进入第二小孔板10的大孔，形成测试光，另一部分光线进入第二小孔板10的小孔发生衍射，形成参考光，测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；这两种点衍射干涉仪都具有成像镜头4，并用以将测试光束与参考光学形成的干涉条纹成像在相机5上。这两种点衍射干涉仪的测试光束和参考光束在成像镜头4的出瞳处共光路，在其出瞳处加置一个衰减片6，用以调整成像镜头4的出瞳光束的光强分布，使中心和边缘干涉条纹的图像强度一致。通过在出瞳处加置衰减片6，可以将点衍射干涉仪获得的干涉条纹的强度保持相同，保证相机5对干涉条纹的采样具有相同的模数转换位数，提高点衍射干涉仪的测试精度。
点衍射干涉仪具有不同的类型，在不加置衰减片前，点衍射干涉仪成像镜头出瞳光强分布最大值位置处7可以与衰减片6的机械中心不重合，设、在不加置衰减片前，点衍射干涉仪成像镜头出瞳光强分布最大值位置处为A点，A点的位置可以不在衰减片6上。对于用于测试光学元件表面面形的点衍射干涉仪可以采用如图3所示的衰减片6，由于待测光学元件3使用衍射光束的边缘，因此A点的位置不与衰减片6的机械中心重合。对于用于测试光学系统波前误差的，点衍射干涉仪可以采用如图4所示的衰减片6，由于待测光学系统9使用衍射光束的中心部分，因此A点的位置与衰减片6的机械中心重合。
衰减片6的最大透过率和最小透过率由在不加置衰减片6前，点衍射干涉仪成像镜头4出瞳光强分布的最大最小值决定，以保证点衍射干涉仪干涉条纹在调整后保持强度一致。

Claims (2)

1.一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：将会聚镜头和小孔板同光轴放置，平行光源通过会聚镜头会聚，经由小孔板出射，一部分光线形成测试光，另一部分光线做为参考光；测试光和参考光在相机成像镜头的出瞳处共光路；
步骤二：将成像镜头出瞳处的出瞳光强最大值处记为A，放置一片以A点为中心，沿径向方向透过率逐渐提高的衰减片，用以调整成像镜头出瞳光束的光强分布，使中心和边缘干涉条纹的图像强度一致。
2.如权利要求1所述的一种提高点衍射干涉仪测试精度的方法，其特征在于，所述衰减片最大透过率和最小透过率由在不加置衰减片前，点衍射干涉仪成像镜头出瞳光强分布的最大值和最小值决定。
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