CN105571514B - 旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法，涉及高精度光学元件面形检测领域，解决了现有方法存在的检测调整时间长、过程复杂的问题。该方法为整光学元件使干涉仪条纹为零条纹，记录第二调整机构在X，Y方向倾斜位置信息(X1，Y1)；将转台旋转180度，倾斜调整光学元件使干涉仪条纹为零条纹，记录第二调整机构在X，Y方向倾斜位置信息(X2，Y2)；将第二调整机构倾斜调整到((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)位置，转台转轴与干涉仪光轴一致；用第一调整机构平移调整光学元件使干涉仪条纹为零条纹，光学元件光轴与干涉仪光轴一致，最后干涉仪光轴、光学元件光轴及转台转轴同轴，光学元件调整到位。本发明结构简单、成本低、调整快速、精度高。

Description

旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法
技术领域
本发明属于高精度光学元件面形检测技术领域，具体涉及一种旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法。
背景技术
目前，各种光学系统对光学元件面形精度的要求越来越高，光学元件制造的精度和效率很大程度上依赖于检测技术，因此高精度检测对于光学元件制造有着重大的意义。
旋转平移绝对检测法是提高光学元件面形检测精度的一种常用的方法。1999年，日本的Nikon公司报道了基于旋转平移的光学球面绝对检测技术原理与实验装置，2001年，德国的Carl Zeiss公司在自制的斐索型干涉仪上运用该技术实现了光学球面的绝对检测，检测精度达到了0.15nm RMS(Bernd D，Gunther S.Interferometric testing of opticalsurfaces at its current limit[J]，Optik，2001，112(9):392-398)。相比于现有的双球面绝对检测法，旋转平移绝对检测法无需猫眼位置的精确判断，并在检测凸球面时能够体现出短干涉腔测量的优势，且这种旋转平移绝对检测法可用于光学平面的绝对检测，通用性较强。
在利用旋转平移绝对检测法检测光学元件时，需要多次调整光学元件的空间位置以使干涉仪光轴、光学元件光轴一致，这种方式不仅增加了检测调整时间，还增加了调整难度，使检测调整过程复杂化。
发明内容
为了解决在利用旋转平移绝对检测法检测光学元件时存在的检测调整时间长、过程复杂的问题，本发明提供一种旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置，包括：干涉仪、安装在干涉仪下端的透射球面波系统、第二调整机构、安装在第二调整机构上的转台、安装在转台上的第一调整机构、安装在第一调整机构上的检测支撑平台、安装在检测支撑平台上的被检光学元件；通过第一调整机构调整被检光学元件的倾斜、偏心以及离焦，使得被检光学元件的光轴与干涉仪的光轴相一致，通过旋转转台使被检光学元件位于不同角度的检测位置，通过第二调整机构调整转台的倾斜和偏心使转台的转轴与干涉仪的光轴相一致。
进一步的，所述干涉仪发出的光经透射球面波系统后形成理想的球面波入射到被检光学元件的表面，被检光学元件将该理想的球面波反射回干涉仪中，并在干涉仪的CCD上形成干涉条纹。
进一步的，所述被检光学元件为平面镜、凸球面镜或凹球面镜。
进一步的，所述第一调整机构为电动或手动的五自由度调整机构。
进一步的，所述第二调整机构为电动的五自由度调整机构。
本发明还提供了一种旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，包括以下步骤：
步骤一、利用第二调整机构调整被检光学元件，使干涉仪的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，记录此时第二调整机构在X方向和Y方向倾斜位置信息(X1，Y1)；
步骤二、将转台旋转180度，利用第二调整机构倾斜调整被检光学元件，使干涉仪的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，记录此时第二调整机构在X方向和Y方向倾斜位置信息(X2，Y2)；
步骤三、将第二调整机构倾斜调整到((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)位置，此时转台的转轴与干涉仪的光轴一致；
步骤四、利用第一调整机构平移调整被检光学元件，使干涉仪的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，此时被检光学元件的光轴与干涉仪的光轴一致，经过上述调整之后干涉仪光轴、被检光学元件光轴以及转台转轴的空间位置一致，被检光学元件调整到位。
本发明的有益效果是：本发明提出了一种旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法。本发明原理如下：首先利用转台下面的五维调整机构调整被检光学元件，将干涉仪上显示的干涉仪条纹均为零条纹，记录转台下面的五维调整机构的X，Y方向平移位置数据(X1，Y1)；然后将转台旋转180度，调节转台下面的五维调整机构的倾斜调整被检光学元件，将干涉仪上显示的干涉仪条纹均为零条纹，记录转台下面的五维调整机构的X，Y方向倾斜位置数据(X2，Y2)；接着将转台下面的五维调整机构倾斜调整到((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)位置，此时转台的转轴和干涉仪的光轴一致；最后调整转台上面的调整机构的平移调整被检光学元件，使得干涉仪上显示的干涉仪条纹为零条纹，此时被测光学元件光轴与干涉仪的光轴一致。经过上述调整之后干涉仪光轴，被检光学元件光轴以及转台的转轴空间位置一致，被检光学元件调整到位。
本发明结合干涉仪的检测结果可快速的调整被检光学元件的空间位置以及转台的空间位置，一次调整即可将干涉仪光轴、被检光学元件光轴以及转台的转轴三者同轴，节省了大量的调整时间。
本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，在精修被检光学元件旋转平移绝对检测前对被检光学元件的空间位置进行调整，具有快速、简单、精度高等优点。
本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置，结构简单、成本低、检测精度高。
本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置及方法用于精确调整被检光学元件空间位置，减少光学元件调整所需的调整时间。
附图说明
图1为旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置结构示意图。
图中：1、干涉仪，2、透射球面波系统，3、被检光学元件，4、检测支撑平台，5、第一调整机构，6、转台，7、第二调整机构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的装置，主要包括干涉仪1、透射球面波系统2、被检光学元件3、检测支撑平台4、第一调整机构5、转台6以及第二调整机构7。透射球面波系统2属于干涉仪1的一部分，安装于干涉仪1的下端。被检光学元件3安装在检测支撑平台4上，检测支撑平台4连同被检光学元件3安装在第一调整机构5上。第一调整机构5安装在转台6上，第一调整机构5为电动或手动的五自由度调整机构，第一调整机构5用于调整被检光学元件3的倾斜、偏心以及离焦，使得被检光学元件3的光轴与干涉仪1的光轴相一致。转台6安装在第二调整机构7上，第二调整机构7为电动的五自由度调整机构，转台6用于旋转被检光学元件3使之位于不同角度的检测位置，第二调整机构7用于调整转台6的倾斜、偏心使得转台6的转轴与干涉仪1的光轴相一致。
干涉仪1发出的光经过透射球面波系统2后形成理想的球面波入射到被检光学元件3的表面，被检光学元件3将该理想的球面波反射回干涉仪1中，并在干涉仪1的CCD上形成干涉条纹。
本发明的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，具体步骤如下：
步骤一、利用转台6下面的第二调整机构7调整被检光学元件3，将干涉仪1的CCD上显示的干涉仪条纹调为零条纹，记录此时第二调整机构7在X方向和Y方向倾斜位置信息(X1，Y1)。
步骤二、然后将转台6旋转180度，利用转台6下面的第二调整机构7倾斜调整被检光学元件3，将干涉仪1的CCD上显示的干涉仪条纹调为零条纹，记录此时第二调整机构7在X方向和Y方向倾斜位置信息(X2，Y2)。
步骤三、接着将转台6下面的第二调整机构7倾斜调整到((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)位置，此时转台6的转轴与干涉仪1的光轴一致。
步骤四、最后利用转台6上面的第一调整机构5平移调整被检光学元件3，使得干涉仪1的CCD上显示的干涉仪条纹为零条纹，此时被检光学元件3的光轴与干涉仪1的光轴一致，经过上述调整之后干涉仪1光轴、被检光学元件3光轴以及转台6转轴的空间位置一致，被检光学元件3调整到位。
本发明中，被检光学元件3为平面镜、凸球面镜或者凹球面镜。

Claims (5)

1.旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，其特征在于，采用旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的的装置实现的，该装置包括：干涉仪(1)、安装在干涉仪(1)下端的透射球面波系统(2)、第二调整机构(7)、安装在第二调整机构(7)上的转台(6)、安装在转台(6)上的第一调整机构(5)、安装在第一调整机构(5)上的检测支撑平台(4)、安装在检测支撑平台(4)上的被检光学元件(3)；通过第一调整机构(5)调整被检光学元件(3)的倾斜、偏心以及离焦，使得被检光学元件(3)的光轴与干涉仪(1)的光轴相一致，通过旋转转台(6)使被检光学元件(3)位于不同角度的检测位置，通过第二调整机构(7)调整转台(6)的倾斜和偏心使转台(6)的转轴与干涉仪(1)的光轴相一致；
该方法包括以下步骤：
步骤一、利用第二调整机构(7)调整被检光学元件(3)，使干涉仪(1)的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，记录此时第二调整机构(7)在X方向和Y方向倾斜位置信息(X1，Y1)；
步骤二、将转台(6)旋转180度，利用第二调整机构(7)倾斜调整被检光学元件(3)，使干涉仪(1)的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，记录此时第二调整机构(7)在X方向和Y方向倾斜位置信息(X2，Y2)；
步骤三、将第二调整机构(7)倾斜调整到((X1+X2)/2，(Y1+Y2)/2)位置，此时转台(6)的转轴与干涉仪(1)的光轴一致；
步骤四、利用第一调整机构(5)平移调整被检光学元件(3)，使干涉仪(1)的CCD上的干涉仪条纹为零条纹，此时被检光学元件(3)的光轴与干涉仪(1)的光轴一致，经过上述调整之后干涉仪(1)光轴、被检光学元件(3)光轴以及转台(6)转轴的空间位置一致，被检光学元件(3)调整到位。
2.根据权利要求1所述的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，其特征在于，所述干涉仪(1)发出的光经透射球面波系统(2)后形成理想的球面波入射到被检光学元件(3)的表面，被检光学元件(3)将该理想的球面波反射回干涉仪(1)中，并在干涉仪(1)的CCD上形成干涉条纹。
3.根据权利要求1所述的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，其特征在于，所述被检光学元件(3)为平面镜、凸球面镜或凹球面镜。
4.根据权利要求1所述的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，其特征在于，所述第一调整机构(5)为电动或手动的五自由度调整机构。
5.根据权利要求1所述的旋转平移绝对检测法中快速调节光学元件的方法，其特征在于，所述第二调整机构(7)为电动的五自由度调整机构。
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