專利名稱：光學(xué)元件面形及波紋度誤差實時修正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對光學(xué)元件面形誤差、尤其是對于表面細(xì)小帶差及波紋度誤差修正裝置的改進(jìn)。
應(yīng)用數(shù)控小磨頭方法(Computer Controlled OpticalPolishing，簡稱CCP)加工光學(xué)表面，特別是非球面光學(xué)表面時，雖然面形誤差得到較好控制，但同時會引入波紋度誤差和細(xì)小帶差，其空間變化程長約為5mm-50mm。由于這兩類誤差的存在會嚴(yán)重影響高質(zhì)量成像系統(tǒng)的分辨率， 對于一些特殊應(yīng)用如激光核聚變系統(tǒng)，波紋度誤差所產(chǎn)生的散射會引起能量損失及泄露，從而大大降低系統(tǒng)的工作性能。傳統(tǒng)的波紋度誤差去除方法主要有兩種一是采用與被加工工件尺寸相當(dāng)?shù)拇竽ケP進(jìn)行修拋，通過平滑作用予以消除。這種方法的缺點是修正波紋度誤差的同時會破壞面形，對于高精度非球面元件的加工需要經(jīng)驗豐富的磨鏡師反復(fù)修拋才能完成，加工效率比較低。第二種方法是借助于數(shù)字波面干涉儀先在鏡面上標(biāo)定出波紋度誤差的位置，然后用比該誤差程長更小的小磨頭進(jìn)行修正，其缺點是定位很難做到準(zhǔn)確，修拋缺乏針對性。
本發(fā)明的主要目的是要解決數(shù)控小磨頭加工非球面過程中表面波紋度誤差問題，克服傳統(tǒng)技術(shù)誤差描述非定量、定位不準(zhǔn)確、缺乏針對性等缺點，提供一種能定位準(zhǔn)確、針對性強(qiáng)、實時修正，特別適用于高精度光學(xué)元件表面細(xì)小帶差及波紋度誤差準(zhǔn)確修正的裝置。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容本發(fā)明是將被加工工件用CCD攝像頭及圖像采集卡攝入到監(jiān)視器當(dāng)中，形成動態(tài)畫面；將數(shù)字波面干涉儀測得的被加工工件的面形及波紋度誤差分布圖疊加到動態(tài)畫面上，由計算機(jī)調(diào)整面形及波紋度誤差分布圖的位置、方向及尺寸，使面形及波紋度誤差分布圖與動態(tài)畫面中被加工工件的圖像準(zhǔn)確重合；這樣，面形及波紋度誤差分布圖中的誤差分布就準(zhǔn)確地一一映射到工件表面的相應(yīng)位置上。由計算機(jī)把面形及波紋度誤差分布圖變?yōu)橥该鳡顟B(tài)，再把數(shù)控或手動的小磨頭精確地定位在要修正的工件表面的相應(yīng)位置上，最后通過觀察監(jiān)視器達(dá)到修正光學(xué)元件波紋度誤差及細(xì)小帶差的目的。
本發(fā)明的裝置包括圖像采集卡1、計算機(jī)2、調(diào)整支架3、CCD攝像頭4、監(jiān)視器5，在調(diào)整支架3上部安裝CCD攝像頭4，CCD攝像頭4的輸出端與圖像采集卡1的輸入端用信號線連接，監(jiān)視器5的輸入端與CCD攝像頭4的視頻信號端用信號線連接，圖像采集卡1安置在計算機(jī)2的擴(kuò)展槽中，監(jiān)視器5與計算機(jī)2用信號線連接。
本發(fā)明的裝置的工作過程如下如圖1所示，首先將被加工工件9固定在調(diào)整支架3上，調(diào)整CCD攝像頭4使之與被加工工件9對焦。將被加工工件9用CCD攝像頭4及圖像采集卡1攝入到監(jiān)視器5當(dāng)中，形成動態(tài)畫面6，將數(shù)字波面干涉儀測得的被加工工件9的面形及波紋度誤差分布圖7(彩色或灰度)疊加到動態(tài)畫面6上，通過計算機(jī)2調(diào)整面形及波紋度誤差分布圖7的位置、方向及尺寸，使之與動態(tài)畫面6中被加工工件9的圖像準(zhǔn)確重合。通過計算機(jī)2處理使面形及波紋度誤差分布圖7變?yōu)橥该?，把?shù)控或手動的小磨頭8精確地定位在要修正的被加工工件9表面的相應(yīng)位置上，通過觀察監(jiān)視器5來準(zhǔn)確修正面形誤差或波紋度誤差及細(xì)小帶差。
本發(fā)明的積極效果本發(fā)明的修正裝置由于采用CCD攝像技術(shù)、計算機(jī)及圖象處理技術(shù)與傳統(tǒng)修正技術(shù)相比修拋精度大大提高、修磨針對性強(qiáng)、定位準(zhǔn)確、加工過程能夠?qū)φ`差進(jìn)行定量描述，特別適用于解決數(shù)控高精度非球面光學(xué)元件加工過程中的波紋度誤差及細(xì)小帶差。對于空間軍用高質(zhì)量成像光學(xué)系統(tǒng)、激光核聚變系統(tǒng)、X光光刻系統(tǒng)中的高精度光學(xué)元件的加工起重要作用，與數(shù)字波面干涉儀配合使用將大大擴(kuò)展儀器的功能，具有廣闊的市場前景。


圖1是本發(fā)明實時修正裝置工作示意圖圖2是本發(fā)明誤差分布圖與動態(tài)畫面疊加圖本發(fā)明的實施例圖像采集卡1可選用DT3155圖像采集卡、計算機(jī)2采用Pentium-II PC計算機(jī)、調(diào)整支架3可選用升降距離為500mm-2m的支架，或根據(jù)被加工工件大小選擇合適的升降距離，CCD攝像頭4可選用敏通2188 CCD攝像頭，監(jiān)視器5可選用17寸PC計算機(jī)監(jiān)視器或工業(yè)用9寸監(jiān)視器。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)元件面形及波紋度誤差實時修正裝置，其特征在于它包括圖像采集卡1、計算機(jī)2、調(diào)整支架3、CCD攝像頭4、監(jiān)視器5，在調(diào)整支架3上部安裝CCD攝像頭4，CCD攝像頭4的輸出端與圖像采集卡1的輸入端用信號線連接，監(jiān)視器5的輸入端與CCD攝像頭4的視頻信號端用信號線連接，圖像采集卡1安置在計算機(jī)2的擴(kuò)展槽中，監(jiān)視器5與計算機(jī)2用信號線連接。
專利摘要本實用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種對光學(xué)元件面形誤差、尤其是對于表面細(xì)小帶差及波紋度誤差實時修正裝置的改進(jìn)。采用CCD攝像、計算機(jī)及圖象處理與傳統(tǒng)修正方法相比修拋精度提高、修磨針對性強(qiáng)、定位準(zhǔn)確、定量描述,適用于解決數(shù)控高精度非球面光學(xué)元件加工過程中的波紋度誤差及細(xì)小帶差。對于空間軍用高質(zhì)量成像光學(xué)系統(tǒng)、激光核聚變系統(tǒng)、X光光刻系統(tǒng)中的高精度光學(xué)元件的加工起重要作用,與數(shù)字波面干涉儀配合使用將大大擴(kuò)展儀器的功能。
文檔編號B24B49/00GK2393682SQ9925296
公開日2000年8月30日 申請日期1999年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月12日
發(fā)明者張學(xué)軍 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所