球面波前測(cè)試干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【專利摘要】球面波前測(cè)試干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，屬于光學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)球面測(cè)試時(shí)干涉儀傳遞函數(shù)的測(cè)試問(wèn)題，該測(cè)試裝置及方法：安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭在干涉儀主機(jī)上；打開移相式干涉儀主機(jī)和配套計(jì)算機(jī)電源開關(guān)；在干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心后面45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板使光路折轉(zhuǎn)，在其后放置高精度球面反射鏡，使其球心與干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心重合；在干涉儀主機(jī)上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi；基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值h0，則干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值H=hi/h0。
【專利說(shuō)明】球面波前測(cè)試干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種球面波前測(cè)試干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，屬于光學(xué)測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]移相式光學(xué)波前測(cè)試干涉儀主要用于光學(xué)元件及系統(tǒng)的面形與波前測(cè)試。
[0003]干涉儀高度傳遞函數(shù)是表征干涉儀在不同空間頻域段對(duì)高度偏差測(cè)量精度的評(píng)估函數(shù)，是評(píng)價(jià)其測(cè)試精度的主要指標(biāo)之一。當(dāng)被測(cè)試光學(xué)波面中含有中低頻面形誤差時(shí)，其測(cè)試精度將受制于干涉儀的高度傳遞函數(shù)，因此，對(duì)其高度傳遞函數(shù)的測(cè)評(píng)可以指導(dǎo)用戶正確使用與合理選擇干涉儀產(chǎn)品，確保測(cè)試數(shù)據(jù)的可靠性。
[0004]目前，國(guó)際上在此方面開展的工作主要是采用帶有不同頻域、同一高度的基準(zhǔn)平板或臺(tái)階板，見(jiàn)圖1，通過(guò)干涉儀對(duì)其干涉成像獲得波面高度信息，由干涉儀主機(jī)I出射的光，一部分由測(cè)試參考平面鏡2反射回來(lái)形成參考光，另一部分透過(guò)測(cè)試參考平面鏡2后經(jīng)高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3反射后形成測(cè)試光，與參考光相干涉形成干涉圖，經(jīng)過(guò)相移算法進(jìn)而計(jì)算出高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3的面形測(cè)試圖，即高度分布。通過(guò)這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試平面時(shí)干涉儀的高度傳遞函數(shù)測(cè)試。但對(duì)球面測(cè)試時(shí)干涉儀傳遞函數(shù)的測(cè)試不能直接應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)球面測(cè)試時(shí)干涉儀高度傳遞函數(shù)的測(cè)試問(wèn)題，本發(fā)明提供了球面波前測(cè)試干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
[0006]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是:
[0007]球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，其特征是，由移相式干涉儀主機(jī)出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心后45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板，光由高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板反射到高精度球面反射鏡，再由高精度球面反射鏡反射后原路返回至干涉儀主機(jī)與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭形成的參考光相干涉。
[0008]球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭在干涉儀主機(jī)上；
[0010]步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)；
[0011]步驟三，在干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心后面45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板使光路折轉(zhuǎn)，在其后放置高精度球面反射鏡，使其球心與干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心重合；
[0012]步驟四，在干涉儀主機(jī)上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ；
[0013]步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值HzhiAv
[0014]球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，其特征是，由移相式干涉儀主機(jī)出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心后放置高精度球面透射鏡頭，光經(jīng)過(guò)高精度球面透射鏡頭后透射到測(cè)試基準(zhǔn)板反射后原路返回至干涉儀主機(jī)與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭形成的參考光相干涉。
[0015]球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭在干涉儀主機(jī)上；
[0017]步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)；
[0018]步驟三，放置高精度球面透射鏡頭，使其焦點(diǎn)與球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭的球心重合、光軸一致，在高精度球面透射鏡頭后面將出射平行光；在高精度球面透射鏡頭后放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板；
[0019]步驟四，在干涉儀主機(jī)上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ；
[0020]步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值HzhiAv
[0021]本發(fā)明的有益效果是:在光路中放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板使光路折轉(zhuǎn)，并通過(guò)高精度球面鏡形成測(cè)試光路，或采用高精度球面波透射方式生成測(cè)試光路。參考光與測(cè)試光相干涉形成干涉圖，通過(guò)計(jì)算干涉圖實(shí)現(xiàn)對(duì)球面干涉儀的傳遞函數(shù)測(cè)試。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1:現(xiàn)有干涉儀平面波前測(cè)試傳遞函數(shù)原理圖。
[0023]圖2:本發(fā)明球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置示意圖。
[0024]圖3:本發(fā)明另一球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]球面波測(cè)試干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)方法，由于測(cè)試球面波前時(shí)，對(duì)應(yīng)制作帶有多個(gè)頻域微小高度差(35nm左右)的球面反射鏡難度大，因此，采用平面測(cè)試基準(zhǔn)板通過(guò)光路折轉(zhuǎn)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)球面波前測(cè)試時(shí)的干涉儀波前傳遞函數(shù)測(cè)試是一種簡(jiǎn)捷、高效方法?？筛鶕?jù)實(shí)際情況需要和成本預(yù)算選擇。
[0027]【具體實(shí)施方式】一:
[0028]如圖2所示，球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，由移相式干涉儀主機(jī)I出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心后45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3，光由高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3反射到高精度球面反射鏡5，再由高精度球面反射鏡5反射后原路返回至干涉儀主機(jī)與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4形成的參考光相干涉。
[0029]球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，包括以下步驟:
[0030]步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4在干涉儀主機(jī)I上；[0031]步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)I和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)；
[0032]步驟三，在干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心后面45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3使光路折轉(zhuǎn)，在其后放置高精度球面反射鏡5，使其球心與干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心重合；
[0033]步驟四，在干涉儀主機(jī)I上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)I測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ；
[0034]步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值H=IliAv
[0035]【具體實(shí)施方式】二:
[0036]如圖3所示，另一球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，包括移相式干涉儀主機(jī)1、測(cè)試基準(zhǔn)板3、球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4和高精度球面透射鏡頭6。
[0037]由移相式干涉儀主機(jī)I出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心后放置高精度球面透射鏡頭6，光經(jīng)過(guò)高精度球面透射鏡頭6后透射到測(cè)試基準(zhǔn)板3反射后原路返回至干涉儀主機(jī)I與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4形成的參考光相干涉。
[0038]該球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，具體步驟與【具體實(shí)施方式】一類似，由于本測(cè)試方法各光學(xué)元件光軸在同一直線上，因此該方法包括以下步驟:
[0039]步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4在干涉儀主機(jī)I上；
[0040]步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)I和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)；
[0041]步驟三，放置高精度球面透射鏡頭6，使其焦點(diǎn)與球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心重合、光軸一致，在鏡頭6后面將出射平行光；在鏡頭6后放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3在干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心后面45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3使光路折轉(zhuǎn)，在其后放置高精度球面反射鏡5，使其球心與干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭4的球心重合；
[0042]步驟四，在干涉儀主機(jī)I上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)I測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板3的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ；
[0043]步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值H=IliAv
【權(quán)利要求】
1.球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，其特征是，由移相式干涉儀主機(jī)(I)出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)的球心后45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)，光由高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)反射到高精度球面反射鏡(5 )，再由高精度球面反射鏡(5 )反射后原路返回至干涉儀主機(jī)(I)與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)形成的參考光相干涉。
2.基于權(quán)利要求1的球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)在干涉儀主機(jī)(I)上； 步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)(I)和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)； 步驟三，在干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)的球心后面45°放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)使光路折轉(zhuǎn)，在其后放置高精度球面反射鏡(5)，使其球心與干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)的球心重合； 步驟四，在干涉儀主機(jī)(I)上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3 )的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)(I)測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ； 步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值H=IliAv
3.球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試裝置，其特征是，由移相式干涉儀主機(jī)(I)出射的光經(jīng)過(guò)球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)后形成球面波，在球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)的球心后放置高精度球面透射鏡頭(6 )，光經(jīng)過(guò)高精度球面透射鏡頭(6 )后透射到測(cè)試基準(zhǔn)板(3 )反射后原路返回至干涉儀主機(jī)(I)與由球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)形成的參考光相干涉。
4.基于權(quán)利要求3的球面移相式干涉儀高度傳遞函數(shù)測(cè)試方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一，安裝干涉儀球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)在干涉儀主機(jī)(I)上； 步驟二，打開移相式干涉儀主機(jī)(I)和與其配套的計(jì)算機(jī)電源開關(guān)； 步驟三，放置高精度球面透射鏡頭(6)，使其焦點(diǎn)與球面測(cè)試基準(zhǔn)鏡頭(4)的球心重合、光軸一致，在高精度球面透射鏡頭(6)后面將出射平行光；在高精度球面透射鏡頭(6)后放置高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)； 步驟四，在干涉儀主機(jī)(I)上可獲得高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3 )的圖像，通過(guò)干涉儀主機(jī)(I)測(cè)試采集相移圖像將得到高度傳遞函數(shù)測(cè)試基準(zhǔn)板(3)的面形測(cè)試圖，測(cè)試基準(zhǔn)板的高度測(cè)試結(jié)果hi ； 步驟五，建立計(jì)算模型，通過(guò)高度測(cè)試結(jié)果hi與基準(zhǔn)板相應(yīng)頻域的高度值Iitl相比較，測(cè)得干涉儀高度測(cè)試傳遞函數(shù)值H=IliAv
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK103698108SQ201410016063
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】馬冬梅, 張海濤, 孫鴿, 于杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所