專利名稱：球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)裝置，具體是一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法；本發(fā)明還涉及實(shí)現(xiàn)所述方法的一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
球面反射鏡是常用的光學(xué)器件，在天文學(xué)、光學(xué)和儀器儀表等方面有廣泛的應(yīng)用。球面反射鏡在應(yīng)用前需要對(duì)其進(jìn)行加工誤差檢測(cè)和質(zhì)量評(píng)價(jià)，目前，公知的干涉檢測(cè)方法有邁克爾遜(Michelson)干涉儀、馬-曾(Mach-Zehnder)干涉儀和泰曼-格林(Twyman-Green)干涉儀以及斐索(Fizeau)干涉儀等。
邁克爾遜(Michelson)干涉儀、馬-曾(Mach-Zehnder)干涉儀和泰曼-格林(Twyman-Green)干涉儀需要采用兩個(gè)光學(xué)臂，其對(duì)振動(dòng)、溫度、氣流等較為敏感，穩(wěn)定性不好，且光路復(fù)雜和難于調(diào)節(jié)及操作；斐索(Fizeau)干涉儀需要采用高質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)球面透鏡或標(biāo)準(zhǔn)的平行玻璃平板，推廣應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，實(shí)現(xiàn)對(duì)中小型凹球面反射鏡的檢測(cè)。
本發(fā)明的另一目的在于提供實(shí)現(xiàn)所述方法的一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置。
本發(fā)明的一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法包括如下步驟(1)獲取平行光通過光源發(fā)射一束單色光，使其經(jīng)過光束平行處理裝置形成一束平行光；(2)選出雙點(diǎn)源將所獲取的平行光通過光柵和凸透鏡在其焦平面上形成一排極大的光點(diǎn)，用空間濾波器選出其中兩個(gè)極大光點(diǎn)，即為雙點(diǎn)源；(3)光束經(jīng)平面反射返回將小平面反射鏡置于上述凸透鏡的焦平面位置，使上述雙點(diǎn)源中的一個(gè)光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)小平面反射鏡反射后按原光路返回；(4)光束經(jīng)球面反射返回將待測(cè)球面反射鏡置于所述小平面反射鏡之后，與其距離等于待測(cè)球面反射鏡的曲率半徑，使得上述雙點(diǎn)源中的另一光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)球面反射鏡反射后按原光路返回；(5)返回光束輸出將透反平面鏡置于上述凸透鏡和空間濾波器之間，使得經(jīng)過步驟(3)、步驟(4)返回的光束經(jīng)過透反平面鏡，在遠(yuǎn)處輸出干涉條紋；(6)球面反射鏡誤差檢測(cè)用圖像接收裝置接收上述干涉條紋，分析干涉條紋的分布及其變形情況，得出待測(cè)球面反射鏡的誤差信息。
優(yōu)選方案如下所述光源由相干長(zhǎng)度大于待測(cè)球面反射鏡的直徑的激光器產(chǎn)生。
通過所述空間濾波器上的兩個(gè)小孔與光柵和凸透鏡配合獲得雙點(diǎn)源。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置由光源、光束處理裝置、光柵、凸透鏡、透反平面鏡、空間濾波器、小平面反射鏡、球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)、像屏和攝像機(jī)，器件夾持調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成，所述光源、光束平行處理裝置、光柵、凸透鏡、透反平面鏡、空間濾波器、小平面反射鏡、球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)、圖像接收裝置依次安裝于器件夾持調(diào)節(jié)裝置上。
優(yōu)選方案如下所述光束平行處理裝置由擴(kuò)束鏡或者短焦距透鏡、針孔濾波器和準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成，其中，針孔濾波器置于擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直透鏡之間。
所述小平面反射鏡是具有光軸方向和轉(zhuǎn)角微調(diào)的全反射鏡。
所述透反平面鏡是厚度和折射率均勻、透反射比為1∶1、與光軸角度小于45度的透反平面鏡。
所述圖像接收裝置包括像屏和CCD攝像機(jī)。
所述器件夾持調(diào)節(jié)裝置由底座、用于固定器件的夾持架構(gòu)成，所述夾持架安裝在可前后移動(dòng)的底座上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)本發(fā)明的球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法不需制作標(biāo)準(zhǔn)球面鏡和標(biāo)準(zhǔn)平行玻璃平板，光路簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，易于實(shí)現(xiàn)；(2)本發(fā)明的球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)牢固，對(duì)振動(dòng)、溫度及氣流變化不敏感，干涉條紋穩(wěn)定可靠，且干涉條紋周期容易改變；(3)本發(fā)明的球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法也適用于凹球面透鏡的檢查，精度高。


圖1是本發(fā)明的球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面是本發(fā)明的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明不僅限于此。
如圖1所示的實(shí)施例中，光源1，擴(kuò)束鏡2，針孔濾波器3，準(zhǔn)直透鏡4，準(zhǔn)光柵12，凸透鏡5，透反平面鏡6，空間濾波器7，小平面反射鏡8，球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)9，像屏10，CCD攝像機(jī)11依次安裝于器件夾持調(diào)節(jié)裝置。
所述光源1選用He-Ne激光器，所述擴(kuò)束鏡2選用單片小透鏡，所述針孔濾波器3是在一塊黑色金屬片上打直徑為10到50微米的小孔，所述凸透鏡5選用采用傅里葉變換透鏡，所述透反平面鏡6選用分束鏡，所述空間濾波器7選用二元振幅濾波器，由在涂黑色的金屬片兩個(gè)孔制成，僅讓二個(gè)極大光點(diǎn)通過，所述小平面反射鏡8由玻璃基片上鍍金屬膜或介質(zhì)膜制成，所述像屏10選用毛玻璃，所述光柵12選用RONCHI光柵。
檢測(cè)工作時(shí)，先將待測(cè)球面反射鏡安裝在球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)9，按下列步驟操作(1)開啟光源1，調(diào)節(jié)針孔濾波器3與擴(kuò)束鏡2之間的位置，獲得一束光斑均勻且沒有雜散光球面波，經(jīng)準(zhǔn)直透鏡4形成一束平面平行光；(2)調(diào)節(jié)光柵和凸透鏡，使所獲取的平行光經(jīng)過光柵和凸透鏡在焦平面上形成一排極大的光點(diǎn)，調(diào)節(jié)空間濾波器于焦平面位置選出兩個(gè)極大光點(diǎn)；(3)調(diào)節(jié)小平面反射鏡于上述凸透鏡的焦平面位置，使其中一光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)小平面反射鏡反射后按原光路返回；(4)調(diào)節(jié)待測(cè)球面反射鏡與上述小平面反射鏡的距離等于待測(cè)球面反射鏡的曲率半徑，使得另一光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)球面反射鏡反射后按原光路返回；(5)調(diào)節(jié)透反平面鏡的位置，使得經(jīng)過步驟(3)、步驟(4)返回的光束經(jīng)過透反平面鏡，在遠(yuǎn)處輸出干涉條紋；
(6)用像屏和CCD攝像機(jī)接收上述干涉條紋，記錄干涉條紋的周期和變形位移量，通過計(jì)算檢測(cè)出待測(cè)球面反射鏡的精度；所述計(jì)算公式為a＝(b/d)*λ/2，式中a為待測(cè)球面反射鏡局部的高度差，d和b分別為干涉條紋的周期和變形位移量，λ為光源波長(zhǎng)。檢測(cè)表明本發(fā)明方法和裝置測(cè)量球面反射鏡局部高度差的精度達(dá)λ/40。
權(quán)利要求
1.一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟(1)獲取平行光通過光源發(fā)射一束單色光，使其經(jīng)過光束平行處理裝置形成一束平行光；(2)選出雙點(diǎn)源將所獲取的平行光通過光柵和凸透鏡在其焦平面上形成一排極大的光點(diǎn)，用空間濾波器選出其中兩個(gè)極大光點(diǎn)，即為雙點(diǎn)源；(3)光束經(jīng)平面反射返回將小平面反射鏡置于上述凸透鏡的焦平面位置，使上述雙點(diǎn)源中的一個(gè)光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)小平面反射鏡反射后按原光路返回；(4)光束經(jīng)球面反射返回將待測(cè)球面反射鏡置于所述小平面反射鏡之后，與其距離等于待測(cè)球面反射鏡的曲率半徑，使得上述雙點(diǎn)源中的另一光點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)待測(cè)球面反射鏡反射后按原光路返回；(5)返回光束輸出將透反平面鏡置于上述凸透鏡和空間濾波器之間，使得經(jīng)過步驟(3)、步驟(4)返回的光束經(jīng)過透反平面鏡，在遠(yuǎn)處輸出干涉條紋；(6)球面反射鏡誤差檢測(cè)用圖像接收裝置接收上述干涉條紋，分析干涉條紋的分布及其變形情況，得出待測(cè)球面反射鏡的誤差信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述光源由相干長(zhǎng)度大于待測(cè)球面反射鏡的直徑的激光器產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測(cè)方法，其特征在于通過所述空間濾波器上的兩個(gè)小孔與光柵和凸透鏡配合獲得雙點(diǎn)源。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-3之一所述方法的一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)裝置，其特征在于由光源、光束處理裝置、光柵、凸透鏡、透反平面鏡、空間濾波器、小平面反射鏡、球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)、像屏和攝像機(jī)，器件夾持調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成，所述光源、光束平行處理裝置、光柵、凸透鏡、透反平面鏡、空間濾波器、小平面反射鏡、球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)、圖像接收裝置依次安裝于器件夾持調(diào)節(jié)裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述光束平行處理裝置由擴(kuò)束鏡或者短焦距透鏡、針孔濾波器和準(zhǔn)直透鏡構(gòu)成，其中，針孔濾波器置于擴(kuò)束鏡、準(zhǔn)直透鏡之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述小平面反射鏡是具有光軸方向和轉(zhuǎn)角微調(diào)的全反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述透反平面鏡是厚度和折射率均勻、透反射比為1∶1、與光軸角度小于45度的透反平面鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述圖像接收裝置包括像屏和CCD攝像機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述器件夾持調(diào)節(jié)裝置由底座、用于固定器件的夾持架構(gòu)成，所述夾持架安裝在可前后移動(dòng)的底座上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球面反射鏡的雙點(diǎn)源干涉檢測(cè)方法及其裝置，所述檢測(cè)方法包括獲取平行光，選出雙點(diǎn)源，光束經(jīng)平面反射返回，光束經(jīng)球面反射返回，返回光束輸出，球面反射鏡誤差檢測(cè)的步驟，所述方法使用的裝置包括光源、光束處理裝置、光柵、凸透鏡、透反平面鏡、空間濾波器、小平面反射鏡、球面反射鏡安裝調(diào)節(jié)平臺(tái)、像屏和攝像機(jī)，所述器件安裝于器件夾持調(diào)節(jié)裝置上。本發(fā)明精度高，對(duì)振動(dòng)、溫度、氣流敏感小，穩(wěn)定性高，易于操作并能推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01M11/00GK1793812SQ20051012066
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者黃佐華 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)