一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置及方法。所述裝置包括光學(xué)元件支架，匹配液體，匹配液體盛放槽。所述裝置可在使用立式干涉儀測(cè)量平板光學(xué)元件時(shí)，消除平板光學(xué)元件后光學(xué)表面反射光對(duì)前光學(xué)表面面形誤差檢測(cè)造成的干擾，進(jìn)而檢測(cè)出可靠的光學(xué)表面面形誤差分布。本裝置及方法能有效解決普通立式干涉儀無(wú)法檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的問(wèn)題，且裝置及方法原理簡(jiǎn)單、制造及使用成本較低，在不改變?cè)⑹礁缮鎯x結(jié)構(gòu)的情況下能完成對(duì)平板光學(xué)元件面形誤差的檢測(cè)。采用非接觸的方式檢測(cè)光學(xué)元件面形誤差，對(duì)光學(xué)元件無(wú)損傷，無(wú)夾持應(yīng)力。檢測(cè)光學(xué)元件面形誤差，過(guò)程中對(duì)光學(xué)元件的清洗用自來(lái)水清洗即可，不需要特殊的清洗溶劑及方法。
【專利說(shuō)明】一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)元件檢測(cè)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)元件的面形誤差一般采用干涉儀通過(guò)干涉法進(jìn)行測(cè)量。然而，高精度平板光學(xué)元件檢測(cè)時(shí)，前后兩個(gè)光學(xué)面都會(huì)反射光線，且反射光線均能沿原路反射回，其與參考波前均能進(jìn)行干涉并在圖像探測(cè)器上形成干涉條紋，即后光學(xué)表面的反射光線對(duì)前光學(xué)表面的檢測(cè)產(chǎn)生干擾，使得無(wú)法有效檢測(cè)出前光學(xué)表面的面形誤差。以折射率n=l.55的典型光學(xué)玻璃為例，在大氣環(huán)境下，經(jīng)過(guò)計(jì)算，光線垂直入射時(shí)，未鍍膜的光學(xué)玻璃前后兩個(gè)光學(xué)表面的光線反射能量分別為4%和3.67%。即后光學(xué)表面和前光學(xué)表面的反射光能量很接近，后光學(xué)表面的反射光對(duì)前光學(xué)表面的面形誤差檢測(cè)干擾較大，無(wú)法形成有效的干涉條紋，從而無(wú)法有效檢測(cè)到被檢測(cè)光學(xué)表面的面形誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的問(wèn)題，一種方法就是降低平板光學(xué)元件后光學(xué)表面的反射率。本發(fā)明的目的即在于提供一種可以實(shí)現(xiàn)降低后光學(xué)表面反射率的裝置及方法，以獲得對(duì)平板光學(xué)元件光學(xué)表面面形的有效檢測(cè)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置，包括:光學(xué)元件支架，匹配液體和匹配液體盛放槽，所述光學(xué)元件支架用于夾持光學(xué)元件，并可將光學(xué)元件支架放置于匹配液體盛放槽上，匹配液體是與所要檢測(cè)的平板光學(xué)元件的材料折射率接近或完全一致的透明溶液，匹配液體不得對(duì)被檢測(cè)光學(xué)元件造成化學(xué)損傷。
[0005]進(jìn)一步的，匹配液體為苯、乙醚、甘油或松節(jié)油，匹配液體也可以是溶液，譬如氯化鈉溶液，20攝氏度時(shí)，氯化鈉溶液的折射率可以按照氯化鈉溶液的濃度從1.33調(diào)配至1.6，覆蓋了大部分光學(xué)材料的折射率范圍。
[0006]進(jìn)一步的，匹配液體盛放槽內(nèi)部具有消光涂層或消光結(jié)構(gòu)，光線射入后不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈鏡面反射，譬如可采用磨砂外加涂黑處理以消除鏡面反射，也可采用折反光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將光線折射至非相干區(qū)域。
[0007]進(jìn)一步的，該匹配溶液盛放槽存在一個(gè)用于添加匹配溶液的添液嘴，該添液嘴的上沿高度與匹配液體盛放槽的上沿持平或略低于匹配液體盛放槽的上沿高度。
[0008]另外提供一種采用上述裝置檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的方法，具體步驟如下:
[0009]步驟(I):查詢或測(cè)試該光學(xué)元件所采用的光學(xué)材料的折射率，選擇并調(diào)配匹配液體；
[0010]步驟(2):將匹配液體注入匹配液盛放槽內(nèi)；擦拭干凈被檢測(cè)平板光學(xué)元件的被檢測(cè)光學(xué)表面，將夾持好被檢測(cè)件的光學(xué)元件的光學(xué)元件支架放置于匹配液體盛放槽上，被檢測(cè)光學(xué)7Π件前光學(xué)表面朝上，為待檢測(cè)光學(xué)表面，后光學(xué)表面沒(méi)入匹配液中，前光學(xué)表面不得沒(méi)入匹配液體中，且不得被匹配液體污染；如液面高度不合適可通過(guò)添液嘴適當(dāng)添加或取出匹配液體；
[0011]步驟(3):將步驟(2)中安放好光學(xué)元件和匹配液體的裝置放置于立式干涉儀工件支架上，靜止一段時(shí)間，直至液面穩(wěn)定；
[0012]步驟(4):按照普通立式干涉儀的常規(guī)操作步驟，檢測(cè)并讀取光學(xué)元件的面形數(shù)據(jù)；
[0013]步驟(5):取下匹配液體盛放槽，并依次取下光學(xué)元件及光學(xué)元件支架，倒出匹配液體，用自來(lái)水沖洗光學(xué)元件及匹配液體盛放槽并晾干。
[0014]本發(fā)明的原理在于:
[0015]根據(jù)菲涅耳原理，光線垂直入射時(shí)在介質(zhì)表面的反射率R可以通過(guò)下式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置，其特征在于包括:光學(xué)元件支架(102)，匹配液體(103)和匹配液體盛放槽(104)，所述光學(xué)元件支架(102)用于夾持光學(xué)元件(101)，并可將光學(xué)元件支架(102)放置于匹配液體盛放槽(104)上，匹配液體(103)是與所要檢測(cè)的平板光學(xué)元件(101)的材料折射率接近或完全一致的透明溶液，匹配液體(103)不得對(duì)被檢測(cè)光學(xué)元件(101)造成化學(xué)損傷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置，其特征在于:匹配液體(103)為苯、乙醚、甘油或松節(jié)油，匹配液體(103)也可以是溶液，譬如氯化鈉溶液，20攝氏度時(shí)，氯化鈉溶液的折射率可以按照氯化鈉溶液的濃度從1.33調(diào)配至1.6，覆蓋了大部分光學(xué)材料的折射率范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置，其特征在于:匹配液體盛放槽(104)內(nèi)部具有消光涂層或消光結(jié)構(gòu)，光線射入后不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈鏡面反射，譬如可采用磨砂外加涂黑處理以消除鏡面反射，也可采用折反光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將光線折射至非相干區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置，其特征在于:該匹配溶液盛放槽(104)存在一個(gè)用于添加匹配溶液的添液嘴(108)，該添液嘴(108)的上沿高度與匹配液體盛放槽(104)的上沿持平或略低于匹配液體盛放槽(104)的上沿高度。
5.一種用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的方法，該方法利用權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的用于檢測(cè)平板光學(xué)元件面形誤差的裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于包括如下的步驟: 步驟(I):查詢或測(cè)試該光學(xué)元件(101)所采用的光學(xué)材料的折射率，選擇并調(diào)配匹配液體(103)； 步驟(2):將匹配液體(103)注入匹配液盛放槽(104)內(nèi)；擦拭干凈被檢測(cè)平板光學(xué)元件(101)的被檢測(cè)光學(xué)表面，將夾持好被檢測(cè)件的光學(xué)元件(101)的光學(xué)元件支架(102)放置于匹配液體盛放槽(104)上，被檢測(cè)光學(xué)元件(101)前光學(xué)表面朝上，為待檢測(cè)光學(xué)表面，后光學(xué)表面沒(méi)入匹配液(103)中，前光學(xué)表面不得沒(méi)入匹配液體(103)中，且不得被匹配液體(103)污染；如液面高度不合適可通過(guò)添液嘴(108)適當(dāng)添加或取出匹配液體(103)； 步驟(3):將步驟(2)中安放好光學(xué)元件(101)和匹配液體(103)的裝置放置于立式干涉儀工件支架(106)上，靜止一段時(shí)間，直至液面穩(wěn)定后即可采用立式干涉儀進(jìn)行光學(xué)元件面形誤差檢測(cè)； 步驟(4):按照普通立式干涉儀的常規(guī)操作步驟，檢測(cè)并讀取光學(xué)元件的面形數(shù)據(jù)；步驟(5):取下匹配液體盛放槽，并依次取下光學(xué)元件及光學(xué)元件支架，倒出匹配液體，用自來(lái)水沖洗光學(xué)元件及匹配液體盛放槽并晾干。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK103837096SQ201410103178
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】李云, 賈辛, 徐富超, 邢廷文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所