專利名稱：一種基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測試領(lǐng)域，尤其涉及一種利用泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在空間光學(xué)、天文和軍事等領(lǐng)域，以非球面鏡為關(guān)鍵部件的光學(xué)系統(tǒng)發(fā)揮著越來 越重要的作用，而且所需的非球面鏡口徑越來越大。大口徑非球面鏡的制造需要相應(yīng)的檢 測技術(shù)，但是目前高精度檢測仍然存在很多困難。當(dāng)下流行的非球面檢測技術(shù)主要是是基 于光干涉原理的，需要在整個干涉系統(tǒng)中加裝補(bǔ)償鏡。但是隨著非球面口徑的增大，需要的 補(bǔ)償鏡會越來越復(fù)雜，而且也大大影響檢測精度。特別的，對于面型比較陡峭的非球面鏡， 現(xiàn)有的干涉檢測方法由于各種原理和技術(shù)上的限制，不能準(zhǔn)確的得到干涉條紋，因而無法 檢測。因此結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)非球面的檢測的系統(tǒng)具有非常大的應(yīng)用空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系 統(tǒng)，本發(fā)明可以用于實現(xiàn)對大口徑或者面型比較陡峭的非球面鏡的高精度檢測。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)包 括半導(dǎo)體激光器、顯微物鏡、準(zhǔn)直物鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、待測非球面鏡、分光棱鏡、 第一光柵、第二光柵、毛玻璃片、CCD相機(jī)、圖像采集卡、計算機(jī)和擋光板。半導(dǎo)體激光器發(fā)出 的光束經(jīng)顯微物鏡和準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束后，照射到第一反射鏡，第一反射鏡的反射光束由 分光棱鏡分成兩路光束，在其中一路光束的光軸上依次放置待測非球面鏡和第二反射鏡， 另一路光束的光軸上依次放置第一光柵、第二光柵、毛玻璃和CXD相機(jī)，CXD相機(jī)的信號輸 出端經(jīng)圖像采集卡與計算機(jī)相連，擋光板位于顯微物鏡、準(zhǔn)直物鏡和第一光柵、第二光柵、 毛玻璃片之間。上述的第一光柵是結(jié)構(gòu)均勻的周期性線形光柵，周期為10 20微米，厚度為 0. 5 3毫米。所述的第二光柵是結(jié)構(gòu)均勻的周期性光柵，周期為第一光柵的1 3倍，厚 度為0.5 3毫米。所述待測非球面鏡可以是面型陡峭的非球面鏡或者大口徑非球面鏡。待測非球面 鏡6由二維導(dǎo)軌平臺夾持，實現(xiàn)二維移動。本發(fā)明的工作原理半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束經(jīng)顯微物鏡和準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束 后，經(jīng)由第一反射鏡和分光棱鏡折轉(zhuǎn)光路后入射到待測非球面鏡某一采樣位置，經(jīng)過第二 反射鏡反射后再通過分光棱鏡入射到第一光柵上，在其泰伯距離上形成泰伯像，同時在泰 伯像的位置放置第二光柵，第一光柵的泰伯像和第二光柵形成莫爾條紋。CCD相機(jī)和圖像采 集卡采集莫爾條紋移動數(shù)目，再由計算機(jī)通過波面擬合重構(gòu)出非球面面型。擋光板可以消 除顯微物鏡和準(zhǔn)直物鏡的雜散光對莫爾條紋的影響。本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明利用泰伯效應(yīng)和莫爾條紋技術(shù)，這種衍射測量的技術(shù)比現(xiàn)有的干涉測量有著更高的精度，可以實現(xiàn)面型陡峭的非球面鏡的高精度檢測。2.本發(fā)明利用計算機(jī)編程自動控制夾持在二維導(dǎo)軌平臺上的待測非球面鏡移動， 從而控制掃描非球面鏡，可以實現(xiàn)對大口徑非球面鏡的高精度檢測。3.本發(fā)明光路簡單易于實現(xiàn)，而且利用計算機(jī)控制可以實現(xiàn)自動檢測和數(shù)據(jù)處 理，具有很好的應(yīng)用前景。


圖1是基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是掃描控制流程圖。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。如圖1所示，本發(fā)明基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)包括半導(dǎo)體激光器1、顯微物 鏡2、準(zhǔn)直物鏡3、第一反射鏡4、第二反射鏡5、待測非球面鏡6、分光棱鏡7、第一光柵8、第 二光柵9、毛玻璃片10、CXD相機(jī)11、圖像采集卡12、計算機(jī)13和擋光板14，半導(dǎo)體激光器 1發(fā)出的光束經(jīng)顯微物鏡2和準(zhǔn)直物鏡3準(zhǔn)直擴(kuò)束后，照射到第一反射鏡4，第一反射鏡4 的反射光束由分光棱鏡7分成兩路光束，在其中一路光束的光軸上依次放置待測非球面鏡 6和第二反射鏡5，另一路光束的光軸上依次放置第一光柵8、第二光柵9、毛玻璃10和CXD 相機(jī)11，C⑶相機(jī)11的信號輸出端經(jīng)圖像采集卡12與計算機(jī)13相連，擋光板14位于顯微 物鏡2、準(zhǔn)直物鏡3和第一光柵8、第二光柵9、毛玻璃片10之間。上述的第一光柵是結(jié)構(gòu)均勻的周期性線形光柵，周期為10 20微米，厚度為 0. 5 3毫米。所述的第二光柵是結(jié)構(gòu)均勻的周期性光柵，周期為第一光柵的1 3倍，厚 度為0.5 3毫米。所述待測非球面鏡可以是面型陡峭的非球面鏡或者大口徑非球面鏡。待測非球面 鏡6由二維導(dǎo)軌平臺夾持，實現(xiàn)二維移動。它的基本原理是半導(dǎo)體激光器1發(fā)出的激光光束經(jīng)過顯微物鏡2和準(zhǔn)直物鏡3 形成均勻的平行光束，再由第一反光鏡4折轉(zhuǎn)光路入射到分光棱鏡7上，然后再入射到待測 非球面鏡6，再由第二反射鏡5反射光束回來，經(jīng)過分光棱鏡7，隨后再入射到第一光柵8和 第二光柵9，第一光柵8在其泰伯距離上形成泰伯像，該泰伯像和第二光柵重疊形成莫爾條 紋，當(dāng)入射到第一光柵上的光有角度偏轉(zhuǎn)的時候，會產(chǎn)生莫爾條紋的移動，利用CCD相機(jī)11 和圖像采集卡12采集莫爾條紋和條紋移動數(shù)目，最后在計算機(jī)13上處理條紋信息，從而擬 合得到待測非球面鏡6的面型。其中為了避免雜散光的影響，加入擋光板14來保護(hù)光路。如圖2所示是基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)的掃描控制流程圖，首先選定一個 測量點并讀取坐標(biāo)值，然后驅(qū)動控制器控制夾持待測非球面鏡的二維導(dǎo)軌移動，當(dāng)待測非 球面鏡移動到某一個位置的時候，光束經(jīng)過該位置得到帶有面型信息的莫爾條紋，進(jìn)行莫 爾條紋圖像采集，然后在計算機(jī)中進(jìn)行圖像處理和計算角度。隨后，判定是否測量完畢，如 沒有結(jié)束則繼續(xù)控制驅(qū)動控制器和二維導(dǎo)軌移動，進(jìn)行下一個采樣點的莫爾條紋采集，如 結(jié)束則停止掃描控制進(jìn)行對已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行波面擬合，最終得到待測非球面鏡的面 型。
權(quán)利要求
一種基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)，其特征在于包括半導(dǎo)體激光器(1)、顯微物鏡(2)、準(zhǔn)直物鏡(3)、第一反射鏡(4)、第二反射鏡(5)、待測非球面鏡(6)、分光棱鏡(7)、第一光柵(8)、第二光柵(9)、毛玻璃片(10)、CCD相機(jī)(11)、圖像采集卡(12)、計算機(jī)(13)和擋光板(14)。半導(dǎo)體激光器(1)發(fā)出的光束經(jīng)顯微物鏡(2)和準(zhǔn)直物鏡(3)準(zhǔn)直擴(kuò)束后，照射到第一反射鏡(4)，第一反射鏡(4)的反射光束由分光棱鏡(7)分成兩路光束，在其中一路光束的光軸上依次放置待測非球面鏡(6)和第二反射鏡(5)，另一路光束的光軸上依次放置第一光柵(8)、第二光柵(9)、毛玻璃(10)和CCD相機(jī)(11)，CCD相機(jī)(11)的信號輸出端經(jīng)圖像采集卡(12)與計算機(jī)(13)相連，擋光板(14)位于顯微物鏡(2)、準(zhǔn)直物鏡(3)和第一光柵(8)、第二光柵(9)、毛玻璃片(10)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的非球面檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光柵(8)是結(jié)構(gòu)均 勻的周期性線形光柵，周期為10 20微米，厚度為0. 5 3毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的非球面檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光柵(9)是結(jié)構(gòu)均 勻的周期性光柵，周期為第一光柵8的1 3倍，厚度為0. 5 3毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非球面檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述待測非球面鏡(6)由二維 導(dǎo)軌平臺夾持，實現(xiàn)二維移動。
全文摘要
本發(fā)明公開的基于泰伯效應(yīng)的非球面檢測系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體激光器、顯微物鏡、準(zhǔn)直物鏡、第一、第二反射鏡、待測非球面鏡、分光棱鏡、第一、第二光柵、毛玻璃片、CCD相機(jī)、圖像采集卡和計算機(jī)。半導(dǎo)體激光器發(fā)出的光束經(jīng)顯微物鏡和準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束后，經(jīng)由第一反射鏡和分光棱鏡折轉(zhuǎn)光路后入射到待測非球面鏡某一采樣位置，經(jīng)過第二反射鏡反射后再通過分光棱鏡入射到第一光柵上，在其泰伯距離上形成泰伯像，同時在泰伯像的位置放置第二光柵，第一光柵的泰伯像和第二光柵形成莫爾條紋。CCD相機(jī)和圖像采集卡采集莫爾條紋移動數(shù)目，再由計算機(jī)通過波面擬合重構(gòu)出非球面面型。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可實現(xiàn)大口徑或者面型比較陡峭的非球面鏡的高精度檢測。
文檔編號G01B11/24GK101995230SQ20101052403
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者侯西云, 李遙, 白劍, 金曉榮 申請人:浙江大學(xué)