專(zhuān)利名稱(chēng)：球面干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種干涉儀，特別是涉及一種球面干涉儀。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代的精密測(cè)量中，球面干涉儀的應(yīng)用是非常廣泛的。目前，由于激光技術(shù)、光電技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，使得球面干涉儀不僅精度更高，而且使測(cè)量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)顯示和自動(dòng)控制。球面干涉儀不僅可以測(cè)量球面面形，也可以測(cè)量球面曲率半徑，但在實(shí)際測(cè)量曲率半徑時(shí)，會(huì)受到各種誤差的影響，其中阿貝誤差對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)了最大的誤差，急需對(duì)此改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠有效地減少阿貝誤差的用于測(cè)量曲率半徑的球面干涉儀。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是球面干涉儀，包括干涉儀主體、導(dǎo)軌和安裝在導(dǎo)軌上的支架，在所述干涉儀主體上還連接了半導(dǎo)體激光器，在所述支架上相對(duì)于半導(dǎo)體激光器的位置安裝了平面反射鏡。
本實(shí)用新型的有益效果是由于在干涉儀主體上連接了半導(dǎo)體激光器，并在相對(duì)于半導(dǎo)體激光器的位置安裝了平面反射鏡，調(diào)節(jié)平面反射鏡，使半導(dǎo)體激光器入射到其上的光束，被反射回半導(dǎo)體激光器上，這樣可以確保在測(cè)量時(shí)，被測(cè)球面相對(duì)于光軸的角度是一致的，避免了導(dǎo)軌的不直度引起的局部角度誤差在五維支架上被放大，使被測(cè)球面相對(duì)光軸在測(cè)量時(shí)有偏移，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有較大偏差，即阿貝誤差。


圖1是球面干涉儀的光路圖。
圖2是本實(shí)用新型的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1為球面干涉儀的光路圖。球面干涉儀是干涉儀中的一種，它的功能是既可以測(cè)量平面也可以測(cè)量凹凸球面和透鏡的一種干涉儀。在測(cè)量光路中插入一個(gè)稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)球面鏡的光組2，使光線會(huì)聚于點(diǎn)3，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)球面鏡最后一個(gè)光學(xué)面的球心與點(diǎn)3重合，即標(biāo)準(zhǔn)球面鏡的焦點(diǎn)與最后一個(gè)光學(xué)面的球心重合。將被測(cè)球面放入光路中，當(dāng)被測(cè)球面為凸面時(shí)放在點(diǎn)3與標(biāo)準(zhǔn)球面鏡之間，當(dāng)為凹面時(shí)放在點(diǎn)3以外，使其球心與點(diǎn)3重合，在調(diào)焦鏡和被測(cè)球面之間形成干涉腔。適當(dāng)微調(diào)被測(cè)球面，使其球心與點(diǎn)3有微量的垂直于光軸方向的橫向位移，就可在出瞳1處觀察到較寬的直條紋，根據(jù)直條紋的形狀變化就可以確定被測(cè)球面的局部面形誤差ΔN。當(dāng)被測(cè)球面的球心與點(diǎn)3重合時(shí)，則干涉屏顯示“魚(yú)眼象”，稱(chēng)為表面象；當(dāng)被測(cè)球面沿光軸向點(diǎn)3移動(dòng)時(shí)，條紋就變彎曲了，只有當(dāng)被測(cè)球面的頂點(diǎn)與點(diǎn)3重合并且被測(cè)球面的球心處于標(biāo)準(zhǔn)球面鏡的光軸上時(shí)，才再次出現(xiàn)“魚(yú)眼象”，稱(chēng)為頂點(diǎn)象。這兩次出現(xiàn)“魚(yú)眼象”時(shí)被測(cè)球面移過(guò)的距離就等于它的曲率半徑。使用數(shù)顯尺在第一次出現(xiàn)“魚(yú)眼象”置零，則第二次出現(xiàn)“魚(yú)眼象”時(shí)的讀數(shù)，就是該球面的曲率半徑。其中數(shù)顯尺可以使用光柵尺，也可以使用磁柵尺。
從理論上講，用干涉方法測(cè)量曲率半徑精度可以達(dá)到焦深極限，但在實(shí)際使用中，會(huì)受到各種誤差的影響，主要的誤差是(1)焦深；(2)數(shù)顯尺讀數(shù)誤差；(3)導(dǎo)軌與光軸的角度誤差；(4)導(dǎo)軌的不直度；(5)阿貝誤差。其中，焦深誤差在理論上限制了測(cè)量的精度，是無(wú)法克服的，但為了達(dá)到好的測(cè)量效果，應(yīng)該采購(gòu)大數(shù)值口徑的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。數(shù)顯尺讀數(shù)誤差取決于數(shù)顯尺的工藝和加工精度。對(duì)于導(dǎo)軌與光軸的角度誤差和導(dǎo)軌的不直度所引起的誤差，采用合理的結(jié)構(gòu)和方法可以將它們限制在許可的范圍內(nèi)。其中阿貝誤差對(duì)測(cè)量精度帶來(lái)了最大的誤差。
本實(shí)用新型的阿貝誤差的校正采用自準(zhǔn)直法。如圖2所示為本實(shí)用新型的示意圖。在干涉儀主體4上連接了標(biāo)準(zhǔn)球面鏡12，其焦點(diǎn)為點(diǎn)11，導(dǎo)軌6上放置支架10，最好是五維支架，以固定被測(cè)球面5。在干涉儀主體4上連接了1個(gè)半導(dǎo)體激光器7或半導(dǎo)體發(fā)光管，五維支架10上放置了可以進(jìn)行二維旋轉(zhuǎn)的平面反射鏡9，半導(dǎo)體激光器7或半導(dǎo)體發(fā)光管射光到平面反射鏡9上。數(shù)顯尺固定在導(dǎo)軌6上并與五維支架10連接。
首先將被測(cè)球面5固定在五維支架10上，放入檢測(cè)光路，調(diào)整五維支架10在導(dǎo)軌6上的位置以及五維支架10的角度，找到表面象。此時(shí)被測(cè)球面的球心與點(diǎn)11重合，標(biāo)準(zhǔn)球面鏡12的光軸與被測(cè)球面5的表面在點(diǎn)8相交，被測(cè)球面5在點(diǎn)8處的法線與光軸垂直。調(diào)節(jié)平面反射鏡9，使半導(dǎo)體激光器7入射到其上的光束，被反射回半導(dǎo)體激光器7上。此時(shí)將與五維支架10連接的數(shù)顯尺清零。然后將五維支架10沿光軸向點(diǎn)11移動(dòng)，當(dāng)被測(cè)球面5的表面到達(dá)點(diǎn)11位置時(shí)，干涉屏上將出現(xiàn)干涉條紋。調(diào)整五維支架10，使干涉屏上出現(xiàn)頂點(diǎn)象，同時(shí)平面反射鏡9的反射光線反射到半導(dǎo)體激光器7上，此時(shí)數(shù)顯尺的讀數(shù)就是被測(cè)球面5的曲率半徑。使用這種方式測(cè)量，可以確保在兩個(gè)測(cè)量位置時(shí)，被測(cè)球面5相對(duì)于光軸的角度是一致的。出現(xiàn)表面象時(shí)，被測(cè)球面5與光軸的交點(diǎn)為點(diǎn)8，出現(xiàn)頂點(diǎn)象時(shí)，點(diǎn)8與點(diǎn)11重合，并且被測(cè)球面5的球心位于光軸上。因此，點(diǎn)8的位移就精確地等于被測(cè)球面5的曲率半徑，而點(diǎn)8與五維支架10為固定連接，其位移可以用五維支架10的位移表示，測(cè)量出五維支架10的位移，即可得到點(diǎn)8的位移，即被測(cè)球面5的曲率半徑。采用這種方式測(cè)量，避免了導(dǎo)軌6的不直度引起的局部角度誤差在五維支架10上被放大，使被測(cè)球面5相對(duì)光軸在兩個(gè)測(cè)量位置時(shí)有偏移，即五維支架10的位移無(wú)法代表被測(cè)球面5的位移。由于在測(cè)量中，實(shí)際上測(cè)量的是五維支架10的位移，所以當(dāng)五維支架10的位移與被測(cè)球面5的位移不一致時(shí)，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有較大偏差，這就是阿貝誤差。
權(quán)利要求1.球面干涉儀，包括干涉儀主體(4)、導(dǎo)軌(6)和安裝在導(dǎo)軌(6)上的支架(10)，其特征在于在所述干涉儀主體(4)上還連接了半導(dǎo)體激光器(7)，在所述支架(10)上相對(duì)于半導(dǎo)體激光器(7)的位置安裝了平面反射鏡(9)。
2.按照權(quán)利要求1所述的球面干涉儀，其特征在于所述支架(10)為五維支架。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的球面干涉儀，其特征在于所述平面反射鏡(9)可以進(jìn)行二維旋轉(zhuǎn)。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的球面干涉儀，其特征在于所述半導(dǎo)體激光器(7)由半導(dǎo)體發(fā)光管代替。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種球面干涉儀，包括干涉儀主體、導(dǎo)軌和安裝在導(dǎo)軌上的支架，在所述干涉儀主體上還連接了半導(dǎo)體激光器，在所述支架上相對(duì)于半導(dǎo)體激光器的位置安裝了平面反射鏡。調(diào)節(jié)平面反射鏡，使半導(dǎo)體激光器入射到其上的光束，被反射回半導(dǎo)體激光器上，這樣可以確保在測(cè)量時(shí)，被測(cè)球面相對(duì)于光軸的角度是一致的，避免了導(dǎo)軌的不直度引起的局部角度誤差在五維支架上被放大，使被測(cè)球面相對(duì)光軸在測(cè)量時(shí)有偏移，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際結(jié)果有較大偏差，即阿貝誤差。
文檔編號(hào)G01B9/02GK2622670SQ03234660
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者王濤, 許喬, 諶桂萍 申請(qǐng)人:成都太科光電技術(shù)有限責(zé)任公司