CN115523863B - 一种大口径移相干涉面形测量装置 - Google Patents

一种大口径移相干涉面形测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大口径移相干涉面形测量装置，用于大口径光学面形测量和光学系统波前测量。本装置包括斐索干涉仪、折转扩束准直模块、标准参考镜模块和标准反射镜模块。斐索干涉仪出射的准直光通过折转扩束准直模块中的扩束镜组扩束，经折转镜组折转，再经过准直物镜准直后输出大口径平面波。所述的大口径移相干涉面形测量装置，具有模块化、多种移相模式特点。

Description

一种大口径移相干涉面形测量装置
技术领域
本发明属于非接触式光学检测技术领域，具体为一种大口径移相干涉面形测量装置。
背景技术
干涉仪是实现光学平晶面形高精度检测的测量装置，其检测口径一般为100mm、450mm和600mm。近年来，随着航天技术等领域的快速发展，对大口径高精度光学平晶的要求越来越高，而如何能够同时实现大口径以及高精度检测一直是研究的热点。目前常见的大口径面形检测的方式主要分为两种：一种是4英寸干涉仪主机通过扩束准直系统实现大口径面形检测；另一种是从光源开始依次经过多个折转反射镜组实现扩束，但是随着光束的不断折转，所需的折转镜的口径越来越大，对面形要求也越来越高，从而使得装校难度也越来越高。因此，4英寸干涉仪主机通过扩束准直系统实现大口径面形检测的方式更具优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大口径移相干涉面形测量装置，应用折转扩束准直系统将斐索干涉仪的出射光扩束准直为800～815mm口径的准直光，可以实现高精度、高稳定性的大口径面形检测。
实现本发明技术解决方案为：一种大口径移相干涉面形测量装置，包括共光轴依次设置的斐索干涉仪、扩束镜组、折转镜组、准直物镜、标准参考镜和标准反射镜。斐索干涉仪出射的光经扩束镜组扩束后进入折转镜组，经折转镜组折转进入准直物镜进行准直，出射的准直光穿过标准参考镜，经标准反射镜反射，携带标准反射镜面形信息的测试光与携带标准参考镜面形信息的参考光产生干涉，通过移相算法解算，完成面形的干涉测量。
其中，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜装于同一镜筒中，能够进行横向二维和轴向一维平移，平移范围±5mm，将镜筒中的扩束镜组设置在五维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整；准直物镜置于能够轴向位移调整架上，进行调焦。
其中，所述第一反射镜和第二反射镜均采用平面反射镜，将他们设置在二维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整。
其中，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和准直物镜均为球面透镜，面型参数如下：
其中，所述第一透镜的后表面与第二透镜的前表面之间的间隔为120mm；第二透镜的后表面与第三透镜的前表面之间的间隔为100mm。
其中，所述装置有效通光口径为Φ800～815mm，其中Φ表示直径，整体长宽高为5250mm×1280mm×1490mm，重量为2.3t。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明所述的大口径移相干涉面形测量装置能够实现分模块设计功能。分模块设计功能能够降低装置装校难度，便于装置的后期维护。所述装置有效通光口径为Φ800～815mm，整体长宽高为5250mm×1280mm×1490mm，重量为2.3t。
(2)本发明所述的大口径移相干涉面形测量装置，其折转扩束准直模块的扩束镜组与准直物镜均采用球面透镜设计，避免了非球面加工带来的环带误差。
(3)本发明所述的大口径移相干涉面形测量装置，具有PZT移相、波长调谐移相两种移相模式，能够满足相应的测试需求。
附图说明
图1为本发明的整体光路示意图。
图2为本发明的含压电晶体连接件示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种大口径移相干涉面形测量装置，包括共光轴依次设置的斐索干涉仪1、扩束镜组10、折转镜组、准直物镜7、标准参考镜8和标准反射镜9。斐索干涉仪1出射的光经扩束镜组10扩束后进入折转镜组，经折转镜组折转进入准直物镜7进行准直，出射的准直光穿过标准参考镜8，经标准反射镜9反射，携带标准反射镜9面形信息的测试光与携带标准参考镜8面形信息的参考光产生干涉，通过移相算法解算，完成面形的干涉测量。
进一步地，所述斐索干涉仪1具备变倍调焦，且成像分辨率优于10lp/mm。
进一步地，所述扩束镜组10包括第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4；折转镜组包括第一反射镜5和第二反射镜6，折转镜组在实现折转的同时也缩短了整个光路长度。
进一步地，所述第一透镜2、第二透镜3和第三透镜4装于同一镜筒中，能够进行横向二维和轴向一维平移，平移范围±5mm，将镜筒中的扩束镜组设置在五维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整；准直物镜7置于能够轴向位移调整架上，进行调焦。
进一步地，所述第一反射镜5和第二反射镜6均采用平面反射镜，将他们设置在二维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整。
进一步地，所述第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4和准直物镜7均为球面透镜，面型参数如下：
其中，所述第一透镜2的后表面与第二透镜3的前表面之间的间隔为120mm；第二透镜3的后表面与第三透镜4的前表面之间的间隔为100mm。
其中，所述标准参考镜8通过连接件固定在含PZT调整架上，实现PZT移相功能。同时斐索干涉仪1包含波长调谐激光器，实现波长调谐移相功能。
进一步地，所述装置有效通光口径为Φ800～815mm，其中Φ表示直径，整体长宽高为5250mm×1280mm×1490mm，重量为2.3t。
结合图2，利用压电晶体组件使本发明所述的大口径移相干涉面形测量装置具有PZT移相功能。
综上所述，本发明提出了一种大口径移相干涉面形测量装置，通过折转扩束准直镜组将斐索干涉仪的出射光扩束准直为800～815mm口径的准直光，具有模块化结构、多种移相模式的优势。

Claims (7)

1.一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：包括共光轴依次设置的斐索干涉仪(1)、扩束镜组(10)、折转镜组、准直物镜(7)、标准参考镜(8)和标准反射镜(9)；斐索干涉仪(1)出射的光经扩束镜组(10)扩束后进入折转镜组，经折转镜组折转后进入准直物镜(7)进行准直，出射的准直光穿过标准参考镜(8)后经标准反射镜(9)反射，携带标准反射镜(9)面形信息的测试光与携带标准参考镜(8)面形信息的参考光产生干涉，通过移相算法解算，完成面形的干涉测量；
所述扩束镜组(10)包括共光轴依次设置的第一透镜(2)、第二透镜(3)和第三透镜(4)；
所述第一透镜(2)、第二透镜(3)和第三透镜(4)装于同一镜筒中，能够进行横向二维和轴向一维平移，平移范围±5mm，将镜筒中的扩束镜组(10)设置在五维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整；准直物镜(7)置于能够轴向位移调整架上，进行调焦。
2.根据权利要求1所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：所述斐索干涉仪(1)具备变倍调焦，且成像分辨率优于10lp/mm。
3.根据权利要求1所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：所述第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)和准直物镜(7)均为球面透镜，面型参数如下：
其中，第一透镜(2)的后表面与第二透镜(3)的前表面之间的间隔为120mm；第二透镜(3)的后表面与第三透镜(4)的前表面之间的间隔为100mm。
4.根据权利要求1所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：折转镜组包括第一反射镜(5)和第二反射镜(6)，折转镜组在实现折转的同时也缩短了整个光路长度。
5.根据权利要求4所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：所述第一反射镜(5)和第二反射镜(6)均采用平面反射镜，将他们设置在二维调整架上，以实现俯仰和倾斜调整。
6.根据权利要求1所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：所述标准参考镜(8)通过连接件固定在含PZT调整架上，实现PZT移相功能；同时斐索干涉仪(1)包含波长调谐激光器，实现波长调谐移相功能。
7.根据权利要求1所述的一种大口径移相干涉面形测量装置，其特征在于：所述装置有效通光口径为Φ800～815mm。
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