CN108225744A - 基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法。该装置包括角锥棱镜和干涉仪，所述角锥棱镜包括三个锥面和一个底面，其中，三个锥面相互垂直，底面是一个等腰三角形；角锥棱镜位于待测光学镜头的入瞳处且角锥棱镜的底面正对待测光学镜头，干涉仪出射汇聚光束焦点位于待测光学镜头焦平面上；以任意角度进入角锥棱镜的入射光束均从其底面入射，经过三个锥面依次反射后仍由底面出射，且出射光束始终平行于入射光束。该方法步骤是：1)装配；2)一个视场角像差系数的检测；3)多个视场角像差系数的检测。采用本发明使检测过程不用调节标准平面反射镜角度，只需在待检光学镜头焦平面上调整干涉仪焦点位置即可。

Description

基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法

技术领域

本发明属于光学测量技术，涉及一种基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法。

背景技术

光学镜头在装配完成后，需要对镜头多个视场的成像质量进行检测，检验光学装配是否合格。一般采用平面镜自准干涉检验获得镜头单个视场像差系数，但是单个视场像差系数测试不能表征大视场光学镜头的装配状态，需要自准测量光学镜头多个视场的像差系数。不同视场自准测量时自准平面镜精确对应不同角度且干涉仪焦点对应镜头焦平面上不同位置。自准测量光学镜多个视场像差系数时需要调节干涉仪焦点在待测光学镜头焦面上不同位置，同时精密调节自准平面镜角度使得测试装置达到自准条件。干涉仪焦点在待测光学镜头焦面上不同位置一一对应只准平面镜的特定角度。

批量光学镜头多个不同视场平面镜自准像差系数测量时，需要同时不断精密调节干涉仪、标准平面反射镜空间位置关系，存在检测调节过程长、效率低下等问题。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置及方法，检测过程不用精密调节标准平面反射镜角度，只需在待检光学镜头焦平面上调整干涉仪焦点位置即可实现快速测量多个不同视场像差系数自准干涉测量。

本发明的技术解决方案是：

本发明提供了一种基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特殊之处在于：包括角锥棱镜和干涉仪，

所述角锥棱镜包括三个锥面和一个底面，其中，三个锥面相互垂直，底面是一个等腰三角形；

角锥棱镜位于待测光学镜头的入瞳处且角锥棱镜的底面正对待测光学镜头，干涉仪出射汇聚光束焦点位于待测光学镜头焦平面上；

以任意角度进入角锥棱镜的入射光束均从其底面入射，经过三个锥面依次反射后仍由底面出射，且出射光束始终平行于入射光束。

进一步地，为了方便测试待测光学镜头的不同视场角的像差系数，该装置包括多个干涉仪且多个干涉仪的出射汇聚光束焦点均位于待测光学镜头焦平面上。

进一步地，为了方便测试待测光学镜头的不同视场角的像差系数，还有另外一种方式是：该装置还包括一个安装在干涉仪下方的二维移动平台，二维移动平台带动干涉仪在待测光学镜头焦平面上移动。

进一步地，所述角锥棱镜是通过在一个立方体镜体上切下一角而形成。

进一步地，所述干涉仪为为商业化的干涉仪，如ZYGO公司的GP IXP系列干涉仪。

基于上述检测装置结构的描述，现对采用该装置的检测方法进行阐述：

1)装配

将角锥棱镜安装于待测光学镜头入瞳处，同时安装干涉仪，保证干涉仪光束焦点位于待测光学镜头焦平面上；

2)一个视场角像差系数的检测

干涉仪发出汇聚光束通过待测光学镜头后变为平行光束从角锥棱镜的底面入射到角锥棱镜，平行光束依次通过角锥棱镜的三个锥面反射后按原路自准返回到干涉仪，通过干涉仪软件获得待测光学镜头该视场像差系数；

3)多个视场角像差系数的检测

保持待测光学镜头及角锥棱镜位置不动，将干涉仪焦点置于待测光学镜头焦面上不同位置，干涉仪光束通过待测光学镜头后变为角度不同的平行光束入射到角锥棱镜，角锥棱镜将不同角度平行光束分别自准返回到干涉仪，即可获得不同视场角的像差系数。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、不需要精密调节自准光学元件角度。现有平面镜自准干涉测试时，待测光学镜头不同视场出射平行光束对应平面镜不同自准角度，该角度需要精密调节。本发明利用角锥棱镜保证了任何角度入射光束自准返回，不需在测试过程中频繁精密调节，且角锥棱镜对于安装角度要求精度低。

2、检测速度快，相比于平面镜自准检测需要同时调节自准反射镜角度及干涉仪焦点位置，本发明仅仅调节干涉仪焦点位置即可获得待检镜头不同视场的像差系数。

3、易于实现大批量光学镜头多视场像差系数快速测量，节约检测成本与时间。

附图说明

图1是本发明检测装置的结构示意图；

图2是角锥棱镜制作过程示意图；

图3是角锥棱镜结构示意图。

附图标记如下：

1-角锥棱镜、2-待测光学镜头、3-待测光学镜头焦平面、4-干涉仪。

具体实施方式

如图1所示，本发明的基于角锥棱镜光学镜头多视场像质检测装置由角锥棱镜1、待测光学镜头2、待测光学镜头焦平面3、干涉仪4组成，角锥棱镜1是由立方体镜体上切下一角而形成，如图2所示。商业化干涉仪如ZYGO公司的GP IXP系列干涉仪。

实施例1

测试时首先安装待测光学镜头2及干涉仪4，保证干涉仪出射汇聚光束焦点位于待测光学镜头焦平面3上，干涉仪光束经过待测光学镜头后变为平行光束出射。

接着标记待测光学镜头2的入瞳位置，将角锥棱镜1安装于待测光学镜头2的入瞳处，保证角锥棱镜1的底面正对待测光学镜头2。

干涉仪发出汇聚光束通过待测光学镜头后变为平行光束从角锥棱镜的底面入射到角锥棱镜，平行光束依次通过角锥棱镜的三个锥面反射后按原路自准返回到干涉仪，通过干涉仪软件测量该视场像差系数。

保持角锥棱镜1、待测光学镜头2不动，仅通过改变干涉仪焦点在待测光学镜头焦平面不同位置(为了使移动时无需人力参与，并且避免人工移动带来的偏差，一般采用在干涉仪下方设置一台二维移动平台来实现该工作)，通过干涉仪软件即可获得不同视场像差系数。

实施例2

为了同时获得所有待测光学镜头多个视场角的像差系数，本实施例通过在待测光学镜头2焦面附近安装多个干涉仪4，保证多个干涉仪焦点均在待测光学镜头焦平面3上，将角锥棱镜1安装于待测光学镜头入瞳处，角锥棱镜1可同时保证多个视场测试光束自准返回，一次即可获得待测光学镜头2的多个视场像差系数。保持角锥棱镜与干涉仪位置不动，将测试完镜头取下，将另一待测光学镜头安装同一位置，即可快速测量批量化镜头多个视场像差系数。

需要强调的一点是：本发明的检测装置中的待测光学镜头尽量保证其入瞳位置位于光学结构外部，这样能够保证角锥棱镜安装空间。

Claims (6)

1.一种基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特征在于：包括角锥棱镜和干涉仪，

所述角锥棱镜包括三个锥面和一个底面，其中，三个锥面相互垂直，底面是一个等腰三角形；

角锥棱镜位于待测光学镜头的入瞳处且角锥棱镜的底面正对待测光学镜头，干涉仪出射汇聚光束焦点位于待测光学镜头焦平面上；

以任意角度进入角锥棱镜的入射光束均从其底面入射，经过三个锥面依次反射后仍由底面出射，且出射光束始终平行于入射光束。

2.根据权利要求1所述的基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特征在于：所述干涉仪为多个且多个干涉仪的出射汇聚光束焦点均位于待测光学镜头焦平面上。

3.根据权利要求1所述的基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特征在于：还包括一个安装在干涉仪下方的二维移动平台，二维移动平台带动干涉仪在待测光学镜头焦平面上移动。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特征在于：所述角锥棱镜是通过在一个立方体镜体上切下一角而形成。

5.根据权利要求4所述的基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置，其特征在于：所述干涉仪为所商业化的干涉仪。

6.根据权利要求1所述的基于角锥棱镜的光学镜头多视场像质检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)装配：

将角锥棱镜安装于待测光学镜头入瞳处，同时安装干涉仪，保证干涉仪光束焦点位于待测光学镜头焦平面上；

2)一个视场角像差系数的检测：

干涉仪发出汇聚光束通过待测光学镜头后变为平行光束从角锥棱镜的底面入射到角锥棱镜，平行光束依次通过角锥棱镜的三个锥面反射后按原路自准返回到干涉仪，通过干涉仪软件获得待测光学镜头该视场像差系数；

3)多个视场角像差系数的检测：

保持待测光学镜头及角锥棱镜位置不动，将干涉仪焦点置于待测光学镜头焦面上不同位置，干涉仪光束通过待测光学镜头后变为角度不同的平行光束入射到角锥棱镜，角锥棱镜将不同角度平行光束分别自准返回到干涉仪，即可获得不同视场角的像差系数。