用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，所述內(nèi)圓弧面沿環(huán)形導(dǎo)軌周向且位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，其聚光凸透鏡位于激光器和準(zhǔn)直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡的焦點(diǎn)重合；分束鏡位于聚光凸透鏡和準(zhǔn)直凸透鏡之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準(zhǔn)直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準(zhǔn)直凸透鏡相對(duì)的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面；所述圓錐反射鏡位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌與參考透鏡各自的軸線重合。本發(fā)明能一次性獲得全部立體環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面形貌信息，同時(shí)也大大提高了測(cè)試效率、精度和可靠性。
【專利說明】用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)裝置，尤其涉及一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光干涉技術(shù)是現(xiàn)代最精密有效的測(cè)試技術(shù)之一，它集當(dāng)代最新技術(shù)于一體，廣泛采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)等領(lǐng)域的最新成果，能快速、準(zhǔn)確地完成對(duì)光學(xué)零件與系統(tǒng)的檢驗(yàn)。在如今的光學(xué)車間，從光學(xué)零件的設(shè)計(jì)加工與檢驗(yàn)到光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)、校正和測(cè)試，干涉儀已經(jīng)成為一種易于操作、可靠、高精度、智能化的必不可少的測(cè)試檢驗(yàn)裝置，它在光學(xué)零件和系統(tǒng)的大批量生產(chǎn)和檢驗(yàn)中有著不可低估的作用。
[0003]但是，現(xiàn)有干涉儀往往針對(duì)面形檢測(cè)形貌偏差，例如彎曲或局部彎曲或凹凸區(qū)，對(duì)于立體面形的形貌檢測(cè)需要多次反復(fù)檢測(cè)，不能一次獲得全部立體面形形貌；其次，現(xiàn)有干涉儀檢測(cè)精度和可靠性容易受外界振動(dòng)和溫度、氣流等環(huán)境因素影響。因此，如何設(shè)計(jì)一種一次性獲得全部立體環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面形貌信息的高精度、可靠性的光學(xué)干涉儀，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，此光學(xué)干涉儀能一次性獲得全部立體環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面形貌信息，同時(shí)也大大提高了測(cè)試效率、精度和可靠性。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，所述內(nèi)圓弧面沿環(huán)形導(dǎo)軌周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器、聚光凸透鏡、分束鏡、作為物鏡的準(zhǔn)直凸透鏡、參考透鏡和圓錐反射鏡，所述聚光凸透鏡位于激光器和準(zhǔn)直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡的焦點(diǎn)重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準(zhǔn)直凸透鏡之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準(zhǔn)直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準(zhǔn)直凸透鏡相對(duì)的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面；
所述圓錐反射鏡位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌和參考透鏡各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡的圓錐面與環(huán)形導(dǎo)軌的內(nèi)圓弧面面對(duì)面放置；來自參考透鏡的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡反射后形成的匯聚點(diǎn)與內(nèi)圓弧面的曲率中心重合；干涉圖樣接收部件位于所述分束鏡一側(cè)，用于接收來自分束鏡的第二光束。
[0006]上述技術(shù)方案進(jìn)一步改進(jìn)技術(shù)方案如下:
1.上述方案中，當(dāng)所述環(huán)形導(dǎo)軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸垂直時(shí)，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為直角；當(dāng)所述環(huán)形導(dǎo)軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸夾角Θ為銳角時(shí)，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為鈍角；當(dāng)所述環(huán)形導(dǎo)軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸夾角Θ為鈍角時(shí)，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為銳角。[0007]2.上述方案中，所述聚光凸透鏡與準(zhǔn)直凸透鏡的焦點(diǎn)重合處設(shè)有一第一小孔光闌。
[0008]3.上述方案中，所述分束鏡與干涉圖樣接收部件之間設(shè)有一第二小孔光闌。
[0009]4.上述方案中，所述干涉圖樣接收部件為C⑶相機(jī)或者成像屏。
[0010]5.上述方案中，所述圓錐反射鏡位于參考透鏡的焦距內(nèi)。
[0011]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，其聚光凸透鏡位于激光器和準(zhǔn)直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡的焦點(diǎn)重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準(zhǔn)直凸透鏡之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準(zhǔn)直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準(zhǔn)直凸透鏡相對(duì)的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面，所述圓錐反射鏡位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌與參考透鏡各自的軸線重合，拓展了檢測(cè)范圍，能夠?qū)崟r(shí)一次性獲得全部立體環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面形貌檢測(cè)信息，提高了測(cè)試效率和精度。
[0012]2.本發(fā)明用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，其參考光束與測(cè)量光束經(jīng)過同一光路，對(duì)外界振動(dòng)和溫度、氣流等環(huán)境因素的變化能產(chǎn)生彼此共模抑制，一般無需隔震和恒溫條件也能獲得穩(wěn)定的干涉條紋，抗震效果好、對(duì)外界環(huán)境要求低，大大提高了精度和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本發(fā)明環(huán)形導(dǎo)軌一結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為用于檢測(cè)附圖1環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明環(huán)形導(dǎo)軌二結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為用于檢測(cè)附圖3環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為附圖3環(huán)形導(dǎo)軌翻轉(zhuǎn)180°后的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6為用于檢測(cè)附圖5環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖7為本發(fā)明理想干涉示意圖。
[0014]以上附圖中:1、內(nèi)圓弧面；2、環(huán)形導(dǎo)軌；3、激光器；4、聚光凸透鏡；5、分束鏡；6、準(zhǔn)直凸透鏡；7、參考透鏡；71、凸面；72、標(biāo)準(zhǔn)球面；8、圓錐反射鏡；81、圓錐面；9、干涉圖樣接收部件；10、第一小孔光闌；11、第二小孔光闌。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
實(shí)施例1:一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，所述內(nèi)圓弧面I沿環(huán)形導(dǎo)軌2周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準(zhǔn)直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準(zhǔn)直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡6的焦點(diǎn)重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準(zhǔn)直凸透鏡6之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準(zhǔn)直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側(cè)，該參考透鏡7與準(zhǔn)直凸透鏡6相對(duì)的表面為凸面71，此參考透鏡7與凸面71相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面72 ； 所述圓錐反射鏡8位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌2內(nèi)，且圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環(huán)形導(dǎo)軌2的內(nèi)圓弧面I面對(duì)面放置；
來自參考透鏡7的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點(diǎn)與內(nèi)圓弧面I的曲率中心重合；
干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側(cè)，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0016]上述環(huán)形導(dǎo)軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸垂直時(shí)，位于所述圓錐反射鏡8左、右側(cè)的圓錐面81夾角為直角。
[0017]上述聚光凸透鏡4與準(zhǔn)直凸透鏡6的焦點(diǎn)重合處設(shè)有一第一小孔光闌10。
[0018]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設(shè)有一第二小孔光闌11。
[0019]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機(jī)或者成像屏。
[0020]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內(nèi)。
[0021]檢測(cè)過程分兩部，如附圖1、2所示，首先檢測(cè)被測(cè)件即環(huán)形導(dǎo)軌2內(nèi)表面的上半部分，再將被測(cè)件翻轉(zhuǎn)180度實(shí)現(xiàn)下半部分的檢測(cè)。
[0022]實(shí)施例2:—種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，所述內(nèi)圓弧面I沿環(huán)形導(dǎo)軌2周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準(zhǔn)直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準(zhǔn)直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡6的焦點(diǎn)重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準(zhǔn)直凸透鏡6之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準(zhǔn)直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側(cè)，該參考透鏡7與準(zhǔn)直凸透鏡6相對(duì)的表面為凸面71，此參考透鏡7與凸面71相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面72 ；
所述圓錐反射鏡8位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌2內(nèi)，且圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環(huán)形導(dǎo)軌2的內(nèi)圓弧面I面對(duì)面放置；
來自參考透鏡7的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點(diǎn)與內(nèi)圓弧面I的曲率中心重合；
干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側(cè)，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0023]上述環(huán)形導(dǎo)軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸夾角為銳角時(shí)，環(huán)形導(dǎo)軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸夾角以銳角為準(zhǔn)，如附圖
3、5所示，采用兩種圓錐反射鏡8，一種圓錐反射鏡8其左、右側(cè)的圓錐面81夾角為鈍角，另一種圓錐反射鏡8其左、右側(cè)的圓錐面81夾角為銳角。
[0024]上述聚光凸透鏡4與準(zhǔn)直凸透鏡6的焦點(diǎn)重合處設(shè)有一第一小孔光闌10。
[0025]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設(shè)有一第二小孔光闌11。
[0026]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機(jī)或者成像屏。
[0027]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內(nèi)。
[0028]檢測(cè)過程分兩部，首先使用圓錐反射鏡8左、右側(cè)的圓錐面81夾角為鈍角的圓錐反射鏡8，檢測(cè)被測(cè)件內(nèi)表面的上半部分，再換成左、右側(cè)的圓錐面81夾角為銳角的圓錐反射鏡8將被測(cè)件的下半部分測(cè)完。
[0029]本實(shí)施例用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，工作過程如下。[0030]所述由激光器3出射的光束由聚光凸透鏡4會(huì)聚于準(zhǔn)直凸透鏡6的焦點(diǎn)上的小孔光闌10處，光束透過分束鏡5通過準(zhǔn)直凸透鏡6以平行光出射，投射在參考透鏡7上。它的下表面是標(biāo)準(zhǔn)球面72，圓錐反射鏡8與被測(cè)的環(huán)形導(dǎo)軌2同軸并垂直放于參考透鏡7的下方。一部分光線從標(biāo)準(zhǔn)球面72反射，而另一部分光線透過標(biāo)準(zhǔn)球面72射到被測(cè)件的內(nèi)內(nèi)圓弧面I上，由被測(cè)表面反射回一部分光線。這兩部分光線都經(jīng)分束鏡5反射，在出瞳11處形成兩個(gè)明亮的小孔像。再將干涉圖樣接收部件9CCD相機(jī)調(diào)焦在標(biāo)準(zhǔn)球面72和被測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌2的內(nèi)圓弧面I之間的干涉條紋定域面上，就可以攝取定域面上的由標(biāo)準(zhǔn)球面72和被測(cè)內(nèi)圓弧面I之間形成的干涉圖樣，再由計(jì)算機(jī)中的專業(yè)軟件進(jìn)行波面恢復(fù)和信息處理。如圖1所示，一次檢測(cè)時(shí)只能檢測(cè)導(dǎo)軌圓弧面的上半部分，
所以在一次檢測(cè)完成后要將被測(cè)的環(huán)形導(dǎo)軌2翻轉(zhuǎn)180度，針對(duì)實(shí)施例1則實(shí)現(xiàn)下半部分的內(nèi)圓弧面I檢測(cè)；針對(duì)實(shí)施例2翻轉(zhuǎn)180度后還要更換角錐，進(jìn)行下半部分的內(nèi)圓弧面I檢測(cè)。
[0031]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)環(huán)形導(dǎo)軌內(nèi)圓弧面的光學(xué)干涉儀，所述內(nèi)圓弧面(I)沿環(huán)形導(dǎo)軌(2)周向且位于內(nèi)側(cè)，其特征在于:包括激光器(3)、聚光凸透鏡(4)、分束鏡(5)、作為物鏡的準(zhǔn)直凸透鏡(6)、參考透鏡(7)和圓錐反射鏡(8)，所述聚光凸透鏡(4)位于激光器(3)和準(zhǔn)直凸透鏡(6)之間且聚光凸透鏡(4)的焦點(diǎn)與準(zhǔn)直凸透鏡(6)的焦點(diǎn)重合；所述分束鏡(5)位于聚光凸透鏡(4)和準(zhǔn)直凸透鏡(6)之間，用于將來自準(zhǔn)直凸透鏡(6)的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡(7)位于準(zhǔn)直凸透鏡(6)與分束鏡(5)相背的一側(cè)，該參考透鏡(7)與準(zhǔn)直凸透鏡(6)相對(duì)的表面為凸面(71)，此參考透鏡(7)與凸面(71)相背的表面為標(biāo)準(zhǔn)球面(72)； 所述圓錐反射鏡(8)位于待檢測(cè)所述環(huán)形導(dǎo)軌(2)內(nèi)，且圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導(dǎo)軌(2)和參考透鏡(7)各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡(8)的圓錐面(81)與環(huán)形導(dǎo)軌(2)的內(nèi)圓弧面(I)面對(duì)面放置，來自參考透鏡(7)的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡(8)反射后形成的匯聚點(diǎn)與內(nèi)圓弧面(I)的曲率中心重合； 干涉圖樣接收部件(9)位于所述分束鏡(5) —側(cè)，用于接收來自分束鏡(5)的第二光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于:當(dāng)所述環(huán)形導(dǎo)軌(2)中內(nèi)圓弧面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸垂直時(shí)，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側(cè)的圓錐面(81)夾角為直角；當(dāng)所述環(huán)形導(dǎo)軌(2)中內(nèi)圓弧面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸夾角為銳角時(shí)，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側(cè)的圓錐面(81)夾角為鈍角或者銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述聚光凸透鏡(4)與準(zhǔn)直凸透鏡(6)的焦點(diǎn)重合處設(shè)有一第一小孔光闌(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述分束鏡(5)與干涉圖樣接收部件(9 )之間設(shè)有一第二小孔光闌(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述干涉圖樣接收部件(9)為(XD相機(jī)或者成像屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圓錐反射鏡(8)位于參考透鏡(7)的焦距內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK103615970SQ201310585579
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】韓森, 李雪園, 孫昊 申請(qǐng)人:蘇州慧利儀器有限責(zé)任公司, 韓森, 李雪園