CN204854623U - 一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置 - Google Patents

Abstract

一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，涉及一种非球面干涉检测装置。它结构简单、元件数量少、装调方便、测量效率高。干涉仪提供光源和成像系统，标准平面参考镜将一部分光反射回干涉仪内部，作为参考光。另一部分光经过零位补偿透镜和液晶空间光调制器入射到非球面上，反射的光作为测试光入射到干涉仪内部，与参考光形成的干涉图像由干涉仪内部的成像系统接收。液晶空间光调制器作为计算全息图的记录介质，将测试波补偿成为近似平面波。

Description

一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置

技术领域

本发明涉及一种计算全息干涉检测装置。

背景技术

非球面光学元件由于其良好的光学性质，能够补偿像差并简化系统结构，因此广泛的应用到光学系统当中。非球面的广泛应用需要有完整的检测手段的支持。目前应用最有前景的是计算全息干涉检测法，该方法的特点是不需要非球面实体的存在，并且能够产生任意波前测量非球面，并且精度高。但是该方法存在的普遍问题是通用性差，每一个计算全息只能测量唯一与之对应的非球面，并且全息片的制作需要专业设备，测量成本高、周期长。

发明专利CN102374851A《实时部分零位补偿光学零位非球面面型检测方法》和实用新型CN2679645Y《用液晶显示器件的计算全息非球面干涉测量仪》提出了用液晶器件作为计算全息图的记录介质,并且与零位补偿系统相结合对非球面波差进行补偿的干涉测量装置。其存在的问题是：检测装置中光学元件较多，增加了测量系统的调节难度，并且需要独立的成像系统；采集干涉图需要编写复杂的算法进行分析。

发明内容

针对以上计算全息法测量非球面的问题，提出一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置。

一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征是：它包括数字相移干涉仪（1）、标准平面参考镜（2）、光阑（3）、零位补偿透镜（4）、偏振片（5）、和液晶空间光调制器（6）和计算机（8）；

数字相移干涉仪（1）产生的激光入射至标准平面参考镜（2），经所述标准平面参考镜（2）分成一路反射光和一路透射光；

所述一路反射光经标准平面参考镜（2）反射至数字相移干涉仪（1）作为参考光；

所述一路透射光入射至光阑（3），经所述光阑（3）入射至零位补偿透镜（4），经所述零位补偿透镜（4）入射至偏振片（5），经所述偏振片（5）入射至液晶空间光调制器（6），经所述液晶空间光调制器（6）反射至待检非球面镜（7），并经待检非球面（7）反射，产生测试光，所述测试光经液晶空间光调制器（6）反射，经偏振片（5）、零位补偿透镜（4）和光阑（3）入射至标准平面参考镜（2），经标准平面参考镜入射至数字相移干涉仪（1）。所述参考光与测试光干涉，干涉图像由数字相移干涉仪（1）的成像系统接收。

所述计算机（8）的一号数据信号输入或输出端与液晶空间光调制器（6）的数据信号输出或输入端连接，所述计算机（8）的二号数据信号输入或输出端与数字相移干涉仪（1）的数据信号输出或输入端连接。

本实用新型的有益效果有：

1、采用反射式纯相位液晶空间光调制器，其像元尺寸小、分辨率高、衍射效率高，用该器件作为计算全息图的载体，相比较计算全息片更具有通用性和实时性，降低了干涉测量的成本，无需加工周期；

2、调节入射光以小于5度的角度入射到液晶空间光调制器，既不影响其对入射光的相位调制特性，同时，又减少了测试光在光路中的反射次数，减小了当光垂直入射液晶空间光调制器时，因使用分光器对光强的削弱；

3、利用数字相移干涉仪提供光源和成像系统，简化了结构，降低了光学系统的装调误差；利用数字相移干涉仪完善的干涉图处理软件，不需要自行编写算法或者软件，降低了测试难度。

附图说明

附图1：一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置结构示意图。

附图2：ZEMAX追迹的测试光路图。

具体实施方式

具体实施方式一，结合图1说明本具体实施方式，一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征是：它包括数字相移干涉仪（1）、标准平面参考镜（2）、光阑（3）、零位补偿透镜（4）、偏振片（5）、和液晶空间光调制器（6）和计算机（8）；数字相移干涉仪（1）产生的激光入射至标准平面参考镜（2），经所述标准平面参考镜（2）分成一路反射光和一路透射光；所述一路反射光经标准平面参考镜（2）反射至数字相移干涉仪（1）作为参考光；所述一路透射光入射至光阑（3），经所述光阑（3）入射至零位补偿透镜（4），经所述零位补偿透镜（4）入射至偏振片（5），经所述偏振片（5）入射至液晶空间光调制器（6），经所述液晶空间光调制器（6）反射至待检非球面镜（7），并经待检非球面（7）反射，产生测试光，所述测试光经液晶空间光调制器（6）反射，经偏振片（5）、零位补偿透镜（4）和光阑（3）入射至标准平面参考镜（2），经标准平面参考镜入射至数字相移干涉仪（1）。所述参考光与测试光干涉，干涉图像由数字相移干涉仪（1）的成像系统接收。

所述计算机（8）的一号数据信号输入或输出端与液晶空间光调制器（6）的数据信号输出或输入端连接，所述计算机（8）的二号数据信号输入或输出端与数字相移干涉仪（1）的数据信号输出或输入端连接。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置的区别在于，经偏振片（5）入射至液晶空间光调制器（6）的入射光的入射角小于5度。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置的区别在于，液晶空间光调制器（6）是电寻址反射式纯相位液晶空间光调制器。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置的区别在于，零位补偿透镜（4）的像方焦点与待检非球面（7）的曲率中心重合。

工作原理：数字相移干涉仪（1）发出标准平面波，经标准平面参考镜（2）一路反射回数字相移干涉仪（1）内部。另一路经光阑（3）、零位补偿透镜（4）、偏振片（5）入射到液晶空间光调制器（6），经过第一次补偿入射至待测非球面（7），反射回的测试波入射至液晶空间光调制器（6），经过第二次补偿经偏振片（5）、零位补偿透镜（4）变成近似平面波。液晶空间光调制器（6）的补偿作用是由所加载的计算全息图实现，计算全息图是由在ZEMAX光线追迹得到。如图2所示，用二元衍射面代替液晶空间光调制器（6），设置入射光和反射光经过的二元衍射面的所有参数相同，将二元衍射面的附加数据项即波像差系数设置为变量，对光路进行优化，目标是使得点列图半径为0。整理各数据项得到液晶空间光调制器（6）所加载计算全息图的相位分布表达式，经过二值化和灰度处理得到计算全息图，并将其加载到液晶空间光调制器（6）上。由于测试光是含有待测非球面（7）面型误差信息的近似平面波，与参考光干涉产生的干涉图被数字相移干涉仪（1）内部的成像系统接收，利用干涉仪的干涉图分析软件便可方便的得到非球面的面型误差。

Claims (5)

1.一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征是：它包括数字相移干涉仪（1）、标准平面参考镜（2）、光阑（3）、零位补偿透镜（4）、偏振片（5）、液晶空间光调制器（6）和计算机（8）；数字相移干涉仪（1）产生的激光入射至标准平面参考镜（2），经所述标准平面参考镜（2）分成一路反射光和一路透射光；所述一路反射光经标准平面参考镜（2）反射至数字相移干涉仪（1）作为参考光；所述一路透射光入射至光阑（3），经所述光阑（3）入射至零位补偿透镜（4），经所述零位补偿透镜（4）入射至偏振片（5），经所述偏振片（5）入射至液晶空间光调制器（6），经所述液晶空间光调制器（6）反射至待检非球面镜（7），并经待检非球面（7）反射，产生测试光，所述测试光经液晶空间光调制器（6）反射，经偏振片（5）、零位补偿透镜（4）和光阑（3）入射至标准平面参考镜（2），经标准平面参考镜入射至数字相移干涉仪（1）；所述参考光与测试光干涉，干涉图像由数字相移干涉仪（1）的成像系统接收。

2.根据权利要求1所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征在于它还包括计算机（8），所述计算机（8）的一号数据信号输入或输出端与液晶空间光调制器（6）的数据信号输出或输入端连接，所述计算机（8）的二号数据信号输入或输出端与数字相移干涉仪（1）的数据信号输出或输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，数字相移干涉仪（1）产生的激光，经偏振片（5）入射至液晶空间光调制器（6）的入射角小于5度。

4.根据权利要求1所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征在于液晶空间光调制器（6）是电寻址反射式纯相位液晶空间光调制器。

5.根据权利要求1所述的一种利用液晶空间光调制器的非球面干涉检测装置，其特征在于零位补偿透镜（4）的像方焦点与待检非球面（7）的曲率中心重合。