CN110082073A - 一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置和方法，组合使用干涉仪与光电自准直仪，以调整透射波前检测中平面镜倾斜角度。该系统包括干涉仪，标准镜头，被测光学系统，双面平面反射镜，光电自准直仪，隔振台，五维调整台，支撑台，平移台，升降架，倾斜调整装置，显示控制器，利用干涉仪条纹在中间子孔径位置处调整平面镜，建立干涉仪、被测系统和平面镜平行的基准点，光电自准直仪角度清零，然后再在其它子孔径位置处，以自准直仪为基准调整平面镜的倾斜量，从而减小子孔径面形中的倾斜误差，提高子孔径拼接检测光学系统透射波前的精度。

Description

一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜 倾斜的装置和方法
技术领域
本发明属于光学检测领域，具体涉及一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置和方法。
背景技术
光学系统波前检测方法主要方法是干涉自准直法，检测原理是在被检光学系统焦点放置干涉仪，由干涉仪发出的光束经被检光学系统后，再由平面镜自准直回干涉仪形成干涉，以实现对光学系统进行检测。但是这种技术需要口径与被检光学系统相当的平面反射镜，对于大口径高精度平面镜的研制难度大，成本高、周期长，同时大口径平面镜调整困难、安全隐患大。所以，针对大口径光学系统，采用以小拼大的子孔径拼接检测技术得到了广泛的应用。
子孔径拼接核心是用若干小的子孔径替代大孔径标准平面镜，通过干涉法测量并提取各子孔径区域的面形数据，利用拼接算法拟合全口径波前信息。在测量子孔径面形时，干涉仪、被测光学系统和标准平面镜的相对倾斜量越大，测量的子孔径面形的倾斜量越大，倾斜系数的拟合误差就会越大，拼接结果也就越差。所以，需要调整平面镜在各子孔径位置处的位姿，减小子孔径面形中的倾斜量，提高子孔径拼接的测量精度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置和方法，可以在各个子孔径位置处，以自准直仪为基准调整平面镜的倾斜量，从而减小子孔径面形中的倾斜误差，提高子孔径拼接检测光学系统透射波前的精度。
为了实现上述目的，本发明提出的一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置，该装置包括干涉仪，标准镜头，被测光学系统，双面平面反射镜，光电自准直仪，隔振台，五维调整台，支撑台，平移台，升降架，倾斜调整装置，显示控制器。其中，干涉仪中发出的光线穿过标准镜头、被测光学系统，并在双面平面反射镜的前一个表面反射，然后再回到干涉仪与参考光干涉；干涉仪的标准镜头的焦点与被测光学系统的焦点重合；显示控制器与光电自准直仪相连接，用来显示光电自准直仪发出的光经双面平面反射镜后一个面反射回的光电自准直仪所计算出的倾斜角度，利用该角度值调节倾斜调整装置，使双面平面反射镜与被测系统平行；
另外提供一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的方法，该方法的步骤如下：
步骤(1)、调整干涉仪和双面平面反射镜的相对位置，使干涉仪发出的平面波中心和双面平面反射镜中心重合，使入射至双面平面反射镜的光线经平面镜反射后沿原路返回；
步骤(2)、干涉仪和双面平面反射镜之间放置被测光学系统，调整被测光学系统的位置，使干涉仪发出的平面波中心和被测光学系统中心重合；
步骤(3)、装上标准镜头，调整被测光学系统的位置，使得标准镜头的焦点与被测光学系统的焦点重合；
步骤(4)、利用在中间子孔径位置，即第一子孔径位置处的干涉条纹调整双面平面反射镜，建立干涉仪、被测光学系统和双面平面反射镜平行的基准点，光电自准直仪角度清零，并测量第一子孔径面形；
步骤(5)、调整双面平面反射镜到下一子孔径位置处，以光电自准直仪为基准调节倾斜调整装置，使双面平面反射镜与被测系统平行，测量被测光学系统在该位置处的子孔径面形；
步骤(6)、重复步骤(5)直到所有子孔径面形都被测量完成为止。
进一步的，步骤(5)、步骤(6)中所有子孔径的数目与各子孔径的位置根据双面平面反射镜和被测光学系统的大小来规划。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)、子孔径拼接检测光学系统透射波前中，双面平面反射镜移动到下一个子孔径位置时，其XY方向上的倾斜角度也随之变换，本发明实现了双面平面反射镜的倾斜调整。
(2)、在对双面平面反射镜进行倾斜调整时，利用高精度的光电自准直仪作为基准，减小子孔径面形中的倾斜误差，提高子孔径拼接检测光学系统透射波前的精度。
附图说明
图1为本发明在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置示意图；
图2为本发明在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的方法流程图；
图3为具体实施例的子孔径规划图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
图1为本发明的在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置示意图，包括：干涉仪101，标准镜头102，被测光学系统103，双面平面反射镜104，光电自准直仪105，隔振台106，五维调整台107，支撑台108，平移台109，升降架110，倾斜调整装置111和显示控制器112。其中干涉仪101中发出的光线穿过标准镜头102、被测光学系统103，并在双面平面反射镜104的前一个表面反射，然后再回到干涉仪101与参考光干涉；干涉仪101的标准镜头102的焦点与被测光学系统103的焦点重合；显示控制器112与光电自准直仪105相连接，用来显示光电自准直仪105发出的光经双面平面反射镜104后一个面反射回的光电自准直仪105所计算出的倾斜角度，利用该角度值调节倾斜调整装置111，使双面平面反射镜104与被测光学系统103平行；
本发明的在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的方法如流程图2所示，具体实施步骤如下：
步骤(1)、搭建如图1所示的测量平台，规划平面子孔径拼接测量的方案：根据使用的拼接方法决定各子孔径之间是否重叠，所有子孔径的数目与各子孔径的位置根据双面平面反射镜104和被测光学系统103的大小来规划；实施例中采用稀疏子孔径拼接方法，子孔径位置与大小如图3所示，被测光学系统103直径100mm，双面平面反射镜104直径40mm(为了消除边缘效应，有效口径为33mm)，平面子孔径拼接测量的方案为：7个子孔径，内圈1个，外圈6个，外圈相邻子孔径的夹角为60度。
步骤(2)、调节平行：干涉仪101和双面平面反射镜104之间放置被测光学系统103，调整被测光学系统103的位置，使干涉仪101发出的平面波中心和被测光学系统103中心重合；
步骤(3)、微调出干涉条纹：装上标准镜头102，调整被测光学系统103的位置，使得标准镜头102的焦点与被测光学系统103的焦点重合；
步骤(4)、建立干涉仪101、被测光学系统103和双面平面反射镜104平行的基准点：利用在中间子孔径位置，即第一子孔径位置处的干涉条纹调整双面平面反射镜104，建立干涉仪101、被测光学系统103和双面平面反射镜104平行的基准点，光电自准直仪105角度清零，并测量第一子孔径面形；
步骤(5)、调整双面平面反射镜104到下一子孔径位置处：按照图3所示的子孔径规划图，调整双面平面反射镜104到下一子孔径位置处，以光电自准直仪105为基准调节倾斜调整装置111，使双面平面反射镜104与被测光学系统103平行，测量被测光学系统103在该位置处的子孔径面形；
步骤(6)、重复步骤5直到所有子孔径面形都被测量完成为止。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，可根据使用的拼接方法决定各子孔径之间是否重叠，所有子孔径的数目与各子孔径的位置根据实际系统中的双面平面反射镜和被测光学系统的大小来规划。

Claims (3)

1.一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置，该装置组合使用干涉仪与光电自准直仪，以调整透射波前检测中平面镜倾斜角度，其特征在于：该装置包括干涉仪(101)，标准镜头(102)，被测光学系统(103)，双面平面反射镜(104)，光电自准直仪(105)，隔振台(106)，五维调整台(107)，支撑台(108)，平移台(109)，升降架(110)，倾斜调整装置(111)，显示控制器(112)，其中：
干涉仪(101)中发出的光线穿过标准镜头(102)、被测光学系统(103)，并在双面平面反射镜(104)的前一个表面反射，然后再回到干涉仪(101)与参考光干涉；干涉仪(101)的标准镜头(102)的焦点与被测光学系统(103)的焦点重合；
显示控制器(112)与光电自准直仪(105)相连接，用来显示光电自准直仪(105)发出的光经双面平面反射镜(104)后一个面反射回的光电自准直仪(105)所计算出的倾斜角度，利用该角度值调节倾斜调整装置(111)，使双面平面反射镜(104)与被测系统(103)平行。
2.一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的方法，利用权利要求1所述的在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的装置，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤(1)、调整干涉仪(101)和双面平面反射镜(104)的相对位置，使干涉仪(101)发出的平面波中心和双面平面反射镜(104)中心重合，使入射至双面平面反射镜(104)的光线经平面镜反射后沿原路返回；
步骤(2)、干涉仪(101)和双面平面反射镜(104)之间放置被测光学系统(103)，调整被测光学系统(104)的位置，使干涉仪(101)发出的平面波中心和被测光学系统(104)中心重合；
步骤(3)、装上标准镜头(102)，调整被测光学系统(104)的位置，使得标准镜头(102)的焦点与被测光学系统(103)的焦点重合；
步骤(4)、利用在中间子孔径位置，即第一子孔径位置处的干涉条纹调整双面平面反射镜(104)，建立干涉仪(101)、被测光学系统(103)和双面平面反射镜(104)平行的基准点，光电自准直仪(105)角度清零，并测量第一子孔径面形；
步骤(5)、调整双面平面反射镜(104)到下一子孔径位置处，以光电自准直仪(105)为基准调节倾斜调整装置(111)，使双面平面反射镜(104)与被测系统(103)平行，测量被测光学系统(103)在该位置处的子孔径面形；
步骤(6)、重复步骤(5)直到所有子孔径面形都被测量完成为止。
3.根据权利要求2所述的一种在子孔径拼接检测光学系统透射波前中调整平面反射镜倾斜的方法，其特征在于：可以根据使用的拼接方法决定各子孔径之间是否重叠，步骤(5)(6)中所有子孔径的数目与各子孔径的位置根据双面平面反射镜(104)和被测光学系统(103)的大小来规划。
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