光學(xué)元件面形在位檢測裝置及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)檢測裝置，特別是涉及一種環(huán)拋過程中對光學(xué)元件的面形進(jìn)行檢測的裝置及其檢測方法。
[0002]背景
[0003]環(huán)形拋光技術(shù)(簡稱環(huán)拋)廣泛應(yīng)用于大口徑平面光學(xué)元件的加工，環(huán)拋采用環(huán)形瀝青盤，拋光時平面光學(xué)元件放在瀝青盤的環(huán)帶上，在瀝青盤表面磨料顆粒的作用下去除材料并實現(xiàn)元件面形誤差的收斂。環(huán)拋技術(shù)具有加工元件中高頻誤差低的優(yōu)點，但同時也存在著低頻面形控制不穩(wěn)定、經(jīng)驗依賴性較強(qiáng)的問題。
[0004]單塊光學(xué)元件的環(huán)拋加工一般需要經(jīng)過多次加工循環(huán)，每次加工后需要下盤進(jìn)行檢測，然后根據(jù)檢測的元件面形重新設(shè)定機(jī)床運行參數(shù)進(jìn)行加工，直至元件面形達(dá)到指標(biāo)要求。每次加工后下盤進(jìn)行檢測，元件需要靜置較長時間(數(shù)小時以上)，以釋放下盤、裝夾產(chǎn)生的應(yīng)力并進(jìn)行恒溫，從而避免應(yīng)力和溫度分布不均對面形檢測的影響，這些輔助檢測時間極大地延長了平面光學(xué)元件的環(huán)拋加工周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)拋過程中光學(xué)元件面形的在位檢測裝置。
[0006]本發(fā)明還要提供一種上述檢測裝置的檢測方法。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:光學(xué)元件面形在位檢測裝置，按光路依次包括:平面動態(tài)干涉儀和光路轉(zhuǎn)向反射鏡。
[0008]所述光路轉(zhuǎn)向反射鏡設(shè)置在框架上，所述框架和平面動態(tài)干涉儀設(shè)置在光學(xué)隔振平臺上。
[0009]在所述光學(xué)隔振平臺上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述框架通過滑塊設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，并通過框架移動控制電機(jī)控制框架沿著導(dǎo)軌在光學(xué)隔振平臺上前后移動。
[0010]所述框架前端的鋼板呈45度傾斜朝下，所述光路轉(zhuǎn)向反射鏡由鏡框夾持，通過三個呈直角分布的拉桿固定在所述框架的前端傾斜鋼板上。
[0011]所述三個呈直角分布的拉桿中，直角處的第一拉桿設(shè)有球絞結(jié)構(gòu)，可繞任意方向旋轉(zhuǎn)，斜下方的第二拉桿和側(cè)方的第三拉桿的伸縮長度分別通過自帶電機(jī)進(jìn)行控制，以分別調(diào)節(jié)光路轉(zhuǎn)向反射鏡的俯仰角和水平角。
[0012]所述光路轉(zhuǎn)向反射鏡表面鍍有高反膜。
[0013]光學(xué)元件面形在位檢測裝置的檢測方法，該方法包括以下步驟:所述平面動態(tài)干涉儀產(chǎn)生的平面光，一部分在平面動態(tài)干涉儀內(nèi)部的參考鏡表面反射回來，成為參考光；另一部分透過參考鏡沿水平方向射出，經(jīng)光路轉(zhuǎn)向反射鏡后垂直射向下方的平面光學(xué)元件，透過平面光學(xué)元件的上表面并在下表面產(chǎn)生反射，然后沿原路返回，成為測試光，最終測試光與參考光在平面動態(tài)干涉儀內(nèi)部形成干涉場，獲取平面光學(xué)元件的面形數(shù)據(jù)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明的裝置在位檢測光學(xué)元件的面形時，平面動態(tài)干涉儀沿水平方向射出的測試光，經(jīng)光路轉(zhuǎn)向反射鏡后垂直射向光學(xué)元件，透過上表面而在下表面反射后沿原路返回，與干涉儀中的參考光形成干涉，從而在位測得光學(xué)元件加工面的面形；采用本發(fā)明的裝置可以對環(huán)拋過程中光學(xué)元件的面形進(jìn)行在位檢測，元件不用下盤就可獲得其面形分布，進(jìn)而根據(jù)獲得的面形分布實時調(diào)整加工參數(shù)，以實現(xiàn)面形誤差的收斂。本發(fā)明的裝置可以大大減少環(huán)拋元件的面形檢測時間，縮短元件的加工周期。本發(fā)明提供的在位檢測裝置，適用于不同的環(huán)拋車間，檢測過程中穩(wěn)定性好，檢測精度高。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明裝置的光路圖。
[0016]圖2是本發(fā)明裝置的主視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明裝置的立體圖。
[0018]圖4是本發(fā)明裝置的另一個方向的立體圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的光學(xué)元件面形在位檢測裝置按光路依次包括:平面動態(tài)干涉儀2和光路轉(zhuǎn)向反射鏡5，在光路轉(zhuǎn)向反射鏡5下方設(shè)置待檢測的平面光學(xué)元件6。平面動態(tài)干涉儀2產(chǎn)生的平面光17，一部分在平面動態(tài)干涉儀2內(nèi)部的參考鏡18表面反射回來，成為參考光19 ;另一部分透過參考鏡18沿水平方向射出，經(jīng)光路轉(zhuǎn)向反射鏡5后垂直射向下方的平面光學(xué)元件6，透過平面光學(xué)元件6的上表面并在下表面產(chǎn)生反射，然后沿原路返回，成為測試光20，最終測試光20與參考光19在平面動態(tài)干涉儀2內(nèi)部形成干涉場，從而獲取平面光學(xué)元件6的面形數(shù)據(jù)。
[0020]上述光路轉(zhuǎn)向反射鏡5設(shè)置在框架3上，框架3和平面動態(tài)干涉儀2設(shè)置在光學(xué)隔振平臺I上，如圖2-4所示。在光學(xué)隔振平臺I上設(shè)置有兩根導(dǎo)軌8，分別安裝于光學(xué)隔振平臺I上表面的兩側(cè)?？蚣?通過滑塊設(shè)置在兩根導(dǎo)軌8上，并通過框架移動控制電機(jī)4控制框架3沿著兩根導(dǎo)軌8在光學(xué)隔振平臺I上前后移動。
[0021]上述平面動態(tài)干涉儀2設(shè)置于光學(xué)隔振平臺I的上表面后端；上述光學(xué)隔振平臺I為常用的普通隔振平臺，通過光學(xué)隔振平臺I下方四角的四個氣囊7達(dá)到平衡與隔振的效果O
[0022]上述光路轉(zhuǎn)向反射鏡5通過鏡框設(shè)置在框架3的前端(相對于平面動態(tài)干涉儀2)，光路轉(zhuǎn)向反射鏡5可通過框架移動控制電機(jī)4從光學(xué)隔振平臺I移至位于膠盤16上的平面光學(xué)元件6的上方?？蚣?的前端鋼板呈45度傾斜朝下，以便于安裝光路轉(zhuǎn)向反射鏡5。
[0023]上述光路轉(zhuǎn)向反射鏡5由鏡框夾持，通過三個呈直角分布的拉桿固定在框架3的前端傾斜鋼板上，其中，直角處的第一拉桿13設(shè)有球絞結(jié)構(gòu)，可繞任意方向旋轉(zhuǎn)，斜下方的第二拉桿14和側(cè)方的第三拉桿15的伸縮長度分別通過自帶電機(jī)進(jìn)行控制，以達(dá)到分別調(diào)節(jié)光路轉(zhuǎn)向反射鏡5的俯仰角和水平角的目的。
[0024]上述光路轉(zhuǎn)向反射鏡5表面鍍有高反膜，其面形PV小于0.1 λ ;上述平面光學(xué)元件6的上下表面均已拋光，測試時位于環(huán)拋機(jī)膠盤16上。
[0025]