CN2622670Y - 球面干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球面干涉仪，包括干涉仪主体、导轨和安装在导轨上的支架，在所述干涉仪主体上还连接了半导体激光器，在所述支架上相对于半导体激光器的位置安装了平面反射镜。调节平面反射镜，使半导体激光器入射到其上的光束，被反射回半导体激光器上，这样可以确保在测量时，被测球面相对于光轴的角度是一致的，避免了导轨的不直度引起的局部角度误差在五维支架上被放大，使被测球面相对光轴在测量时有偏移，导致测量结果与实际结果有较大偏差，即阿贝误差。

Description

球面干涉仪

技术领域

本实用新型涉及一种干涉仪，特别是涉及一种球面干涉仪。

背景技术

在现代的精密测量中，球面干涉仪的应用是非常广泛的。目前，由于激光技术、光电技术以及电子计算机的发展，使得球面干涉仪不仅精度更高，而且使测量实现自动显示和自动控制。球面干涉仪不仅可以测量球面面形，也可以测量球面曲率半径，但在实际测量曲率半径时，会受到各种误差的影响，其中阿贝误差对测量精度带来了最大的误差，急需对此改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效地减少阿贝误差的用于测量曲率半径的球面干涉仪。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：球面干涉仪，包括干涉仪主体、导轨和安装在导轨上的支架，在所述干涉仪主体上还连接了半导体激光器，在所述支架上相对于半导体激光器的位置安装了平面反射镜。

本实用新型的有益效果是：由于在干涉仪主体上连接了半导体激光器，并在相对于半导体激光器的位置安装了平面反射镜，调节平面反射镜，使半导体激光器入射到其上的光束，被反射回半导体激光器上，这样可以确保在测量时，被测球面相对于光轴的角度是一致的，避免了导轨的不直度引起的局部角度误差在五维支架上被放大，使被测球面相对光轴在测量时有偏移，导致测量结果与实际结果有较大偏差，即阿贝误差。

附图说明

图1是球面干涉仪的光路图。

图2是本实用新型的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

图1为球面干涉仪的光路图。球面干涉仪是干涉仪中的一种，它的功能是既可以测量平面也可以测量凹凸球面和透镜的一种干涉仪。在测量光路中插入一个称为标准球面镜的光组2，使光线会聚于点3，同时标准球面镜最后一个光学面的球心与点3重合，即标准球面镜的焦点与最后一个光学面的球心重合。将被测球面放入光路中，当被测球面为凸面时放在点3与标准球面镜之间，当为凹面时放在点3以外，使其球心与点3重合，在调焦镜和被测球面之间形成干涉腔。适当微调被测球面，使其球心与点3有微量的垂直于光轴方向的横向位移，就可在出瞳1处观察到较宽的直条纹，根据直条纹的形状变化就可以确定被测球面的局部面形误差ΔN。当被测球面的球心与点3重合时，则干涉屏显示“鱼眼象”，称为表面象；当被测球面沿光轴向点3移动时，条纹就变弯曲了，只有当被测球面的顶点与点3重合并且被测球面的球心处于标准球面镜的光轴上时，才再次出现“鱼眼象”，称为顶点象。这两次出现“鱼眼象”时被测球面移过的距离就等于它的曲率半径。使用数显尺在第一次出现“鱼眼象”置零，则第二次出现“鱼眼象”时的读数，就是该球面的曲率半径。其中数显尺可以使用光栅尺，也可以使用磁栅尺。

从理论上讲，用干涉方法测量曲率半径精度可以达到焦深极限，但在实际使用中，会受到各种误差的影响，主要的误差是：(1)焦深；(2)数显尺读数误差；(3)导轨与光轴的角度误差；(4)导轨的不直度；(5)阿贝误差。其中，焦深误差在理论上限制了测量的精度，是无法克服的，但为了达到好的测量效果，应该采购大数值口径的标准镜头。数显尺读数误差取决于数显尺的工艺和加工精度。对于导轨与光轴的角度误差和导轨的不直度所引起的误差，采用合理的结构和方法可以将它们限制在许可的范围内。其中阿贝误差对测量精度带来了最大的误差。

本实用新型的阿贝误差的校正采用自准直法。如图2所示为本实用新型的示意图。在干涉仪主体4上连接了标准球面镜12，其焦点为点11，导轨6上放置支架10，最好是五维支架，以固定被测球面5。在干涉仪主体4上连接了1个半导体激光器7或半导体发光管，五维支架10上放置了可以进行二维旋转的平面反射镜9，半导体激光器7或半导体发光管射光到平面反射镜9上。数显尺固定在导轨6上并与五维支架10连接。

首先将被测球面5固定在五维支架10上，放入检测光路，调整五维支架10在导轨6上的位置以及五维支架10的角度，找到表面象。此时被测球面的球心与点11重合，标准球面镜12的光轴与被测球面5的表面在点8相交，被测球面5在点8处的法线与光轴垂直。调节平面反射镜9，使半导体激光器7入射到其上的光束，被反射回半导体激光器7上。此时将与五维支架10连接的数显尺清零。然后将五维支架10沿光轴向点11移动，当被测球面5的表面到达点11位置时，干涉屏上将出现干涉条纹。调整五维支架10，使干涉屏上出现顶点象，同时平面反射镜9的反射光线反射到半导体激光器7上，此时数显尺的读数就是被测球面5的曲率半径。使用这种方式测量，可以确保在两个测量位置时，被测球面5相对于光轴的角度是一致的。出现表面象时，被测球面5与光轴的交点为点8，出现顶点象时，点8与点11重合，并且被测球面5的球心位于光轴上。因此，点8的位移就精确地等于被测球面5的曲率半径，而点8与五维支架10为固定连接，其位移可以用五维支架10的位移表示，测量出五维支架10的位移，即可得到点8的位移，即被测球面5的曲率半径。采用这种方式测量，避免了导轨6的不直度引起的局部角度误差在五维支架10上被放大，使被测球面5相对光轴在两个测量位置时有偏移，即五维支架10的位移无法代表被测球面5的位移。由于在测量中，实际上测量的是五维支架10的位移，所以当五维支架10的位移与被测球面5的位移不一致时，测量结果与实际结果有较大偏差，这就是阿贝误差。

Claims (4)

1、球面干涉仪，包括干涉仪主体(4)、导轨(6)和安装在导轨(6)上的支架(10)，其特征在于：在所述干涉仪主体(4)上还连接了半导体激光器(7)，在所述支架(10)上相对于半导体激光器(7)的位置安装了平面反射镜(9)。

2、按照权利要求1所述的球面干涉仪，其特征在于：所述支架(10)为五维支架。

3、按照权利要求1或2所述的球面干涉仪，其特征在于：所述平面反射镜(9)可以进行二维旋转。

4、按照权利要求1或2所述的球面干涉仪，其特征在于：所述半导体激光器(7)由半导体发光管代替。