1、可以實(shí)現(xiàn)同一補(bǔ)償器檢測(cè)多種自由曲面，這在自由曲面面形檢測(cè)中尤為重要， 因?yàn)槠浔砻娴母咦杂啥龋粚?duì)多的設(shè)計(jì)可以很大程度上降低補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)難度和加工費(fèi) 用；
[0026] 2、該補(bǔ)償檢測(cè)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，引入的誤差源少，而且易于前期的校準(zhǔn)調(diào)整，可以實(shí) 現(xiàn)瞬時(shí)、較高精度的面形測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是基于可變形鏡的準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡在斐索干涉儀中的應(yīng)用圖例；
[0028] 圖2是補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)流程圖；
[0029] 附圖3是將本專(zhuān)利實(shí)例在Zemax中建模，應(yīng)用設(shè)計(jì)的補(bǔ)償器后的像面干涉圖；
[0030] 其中，1-CO)探測(cè)器，2-成像物鏡，3-準(zhǔn)直激光，4-分光鏡，5-參考鏡，6-第一級(jí)補(bǔ) 償器，7-第二級(jí)補(bǔ)償器，8-待測(cè)自由曲面。
[0031] 準(zhǔn)直激光經(jīng)過(guò)參考鏡5,反射光形成參考光，透射光路徑為：6第一級(jí)補(bǔ)償器-7第 二級(jí)補(bǔ)償器-8待測(cè)自由曲面-7第二級(jí)補(bǔ)償器-6第一級(jí)補(bǔ)償器，后第二次經(jīng)過(guò)5參考鏡， 與參考光形成干涉條紋，在1-CCD探測(cè)器處進(jìn)行觀測(cè)。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
[0033] 實(shí)施例
[0034] 本實(shí)例測(cè)量的大口徑自由曲面具體參數(shù)如下：
[0035] 直徑：110mm ;非球面系數(shù)：-1· 3 ;頂點(diǎn)曲率半徑：500mm ;
[0036] 面型附加澤尼克高階項(xiàng)：Z4= -8. 2515 ;Z 5= -9. 789732 ;Z 9= -1. 271369 ;
[0037] 通過(guò)上文設(shè)計(jì)方法求得的第一級(jí)補(bǔ)償器為一單透鏡，參數(shù)如下：
[0038] 札=167. 25mm, R2= 2899. 68mm，厚度 d = 35. 6mm，材料為常用 K9 玻璃。
[0039] 加入可變形鏡，在光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，優(yōu)化可變形鏡的表面 參數(shù)，最終得到第二級(jí)補(bǔ)償器的表面面型為（使用澤尼克多項(xiàng)式Z4_Z29表征）：
[0041] 優(yōu)化之后的像面干涉圖如附圖3所示。最終的剩余波前PV只有5. 12波長(zhǎng)，已經(jīng) 接近零補(bǔ)償測(cè)量法，可以用于高精度納米級(jí)的自由曲面面形檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于可變形鏡的準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡系統(tǒng)，其特征在于：包括CCD探測(cè)器、成像物鏡、 準(zhǔn)直激光、分光鏡、參考鏡、第一級(jí)補(bǔ)償器、第二級(jí)補(bǔ)償器、待測(cè)自由曲面；其中，第一級(jí)補(bǔ)償 器由透鏡或透鏡組組成，用于補(bǔ)償?shù)碗A像差，第二級(jí)補(bǔ)償器是可變形鏡，用于補(bǔ)償剩余高階 像差。 系統(tǒng)的光路為：準(zhǔn)直激光經(jīng)過(guò)參考鏡，反射光形成參考光，透射光經(jīng)第一級(jí)補(bǔ)償器-第 二級(jí)補(bǔ)償器-待測(cè)自由曲面-第二級(jí)補(bǔ)償器-第一級(jí)補(bǔ)償器后第二次經(jīng)過(guò)參考鏡，與參考 光形成干涉條紋，在I-CCD探測(cè)器處進(jìn)行觀測(cè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于可變形鏡的準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡系統(tǒng)，其特征在于：第一 級(jí)和第二級(jí)補(bǔ)償器構(gòu)成準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡；第一級(jí)補(bǔ)償器是由補(bǔ)償透鏡或透鏡組構(gòu)成，可以是 單片鏡，也可以是兩片透鏡組成的透鏡組；第一級(jí)補(bǔ)償器主要通過(guò)在軸的透鏡或者透鏡組 產(chǎn)生具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性的像差，通過(guò)調(diào)整第一級(jí)的離軸量和旋轉(zhuǎn)角度，產(chǎn)生低階的非對(duì)稱(chēng)性 的像差用以補(bǔ)償；第二級(jí)補(bǔ)償器是一可變形鏡，作為第二級(jí)補(bǔ)償，用于修正剩余的高階像 差。3. -種基于可變形鏡的準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于：首先利用初級(jí)賽德?tīng)?像差公式計(jì)算被測(cè)自由曲面的低階像差，采用像差匹配算法和近軸公式計(jì)算得到第一級(jí)補(bǔ) 償器的參數(shù)；之后建立折反式系統(tǒng)，利用可變形鏡盡可能補(bǔ)償剩余的高階像差。 上述設(shè)計(jì)方法的具體步驟為： 步驟一、首先設(shè)計(jì)第一級(jí)補(bǔ)償器，用于補(bǔ)償自由曲面產(chǎn)生的初級(jí)像差。利用三級(jí)賽德?tīng)?像差公式計(jì)算，為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，這里只是利用第一項(xiàng)像差球差S :表示：公式中，h是光線的入射高度，u是光線入射角，u'表示光線出射角，η和η'分別表示玻 璃和空氣的折射率，e為入射面的非球面系數(shù)，Rc為入射面的頂點(diǎn)曲率半徑；測(cè)量過(guò)程中，光 線兩次經(jīng)過(guò)部分補(bǔ)償鏡，只在自由曲面上反射一次，因此得到一個(gè)基本的像差設(shè)計(jì)關(guān)系式：Spa是第一級(jí)補(bǔ)償器的球差，S f_f_是待測(cè)自由曲面產(chǎn)生的球差； 最后利用近軸光線公式：就可以得到部分補(bǔ)償鏡的曲率半徑r ; 步驟二、第一級(jí)補(bǔ)償器設(shè)計(jì)結(jié)束之后，進(jìn)行第二級(jí)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì) 利用軟件對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行建模，首先對(duì)初步設(shè)計(jì)的第一級(jí)補(bǔ)償器進(jìn)行優(yōu)化，以得到一 個(gè)最佳結(jié)果；之后引入可變形鏡，將可變形鏡的表面面型設(shè)為變量，由于一般可變形鏡的變 形能力有限，需要預(yù)先規(guī)定優(yōu)化變量的變化范圍，之后以建模系統(tǒng)像面的波前PV作為優(yōu)化 目標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，得到像面干涉圖最稀疏情況下的結(jié)果，記錄可變形鏡的表面形貌， 此時(shí)的可變形鏡即為設(shè)計(jì)的第二級(jí)補(bǔ)償器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明為一種基于可變形鏡的準(zhǔn)萬(wàn)能補(bǔ)償鏡及設(shè)計(jì)方法，用于激光干涉檢測(cè)自由曲面表面形貌，屬于光電檢測(cè)領(lǐng)域。該補(bǔ)償鏡由第一級(jí)補(bǔ)償器、第二級(jí)補(bǔ)償器組成。該設(shè)計(jì)方法，首先利用初級(jí)賽德?tīng)栂癫罟接?jì)算被測(cè)自由曲面的低階像差，采用像差匹配和近軸公式算法計(jì)算可以得到第一級(jí)補(bǔ)償器的參數(shù)；之后使用軟件建立折反式系統(tǒng)，利用第二級(jí)補(bǔ)償器盡可能補(bǔ)償剩余的高階像差。本設(shè)計(jì)中將可變形鏡作為第二級(jí)補(bǔ)償器，引入到自由曲面表面面形檢測(cè)中，可以實(shí)現(xiàn)同一補(bǔ)償器檢測(cè)多種自由曲面，在很大程度上降低補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)難度和加工費(fèi)用。同時(shí)該補(bǔ)償檢測(cè)方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，引入的誤差源少，易于前期的校準(zhǔn)調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)、高精度的面形測(cè)量。
【IPC分類(lèi)】G01B11/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105352451
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510809765
【發(fā)明人】胡搖, 王劭溥, 郝群
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日