軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【專利摘要】一種軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，該裝置由平行光管、聚焦透鏡和圖像傳感器組成，其位置關(guān)系是：沿所述的平行光管出射光束方向依次是所述的聚焦透鏡和圖像傳感器，在所述的平行光管和聚焦透鏡之間設(shè)置待測(cè)軸錐鏡的插口。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)任意角度軸錐鏡的測(cè)量，還能夠測(cè)量軸錐鏡不同位置處錐角等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。
技術(shù)背景
[0002]軸錐鏡為焦線沿光軸方向的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱角錐形光學(xué)元件，由于它可以為光學(xué)系統(tǒng)提供一個(gè)長(zhǎng)焦深，使得它在激光束整形、激光鉆孔技術(shù)、光學(xué)檢測(cè)、激光諧振器、非衍射光束的產(chǎn)生等方面被廣泛使用，且在光刻照明系統(tǒng)中利用軸錐鏡可以實(shí)現(xiàn)環(huán)形照明模式。這就對(duì)錐形面的制作精度提出了嚴(yán)格的要求，對(duì)軸錐鏡錐角的測(cè)量需要精確的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0003]在先技術(shù)[I](M.de Angelis, S.De Nicola, P.Ferraro, et al.“Testof a conical lens using a two-beam shearing interferometer，，，Opt LaserEng.39:155-163(2003).)利用兩光束剪切干涉技術(shù)檢測(cè)衍射錐形透鏡，用于測(cè)量由平面和透鏡的錐形面形成的角度。此技術(shù)是通過(guò)待測(cè)錐形透鏡實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相干面波前傳輸?shù)囊环N離軸干涉檢測(cè)方法。該方法對(duì)大角度軸錐鏡的測(cè)量是無(wú)效的。
[0004]在先技術(shù)[2](Jun Ma, Christof Pruss, Matthias, et al.“Systematic analysisof the measurement of cone angles using high line density computer-generatedholograms” , Optical Engineering.50 (5): 05580-1-05880-9 (2011).)，給出了維角測(cè)量的實(shí)驗(yàn)研究法。此方法首先需要制作一個(gè)高線密度的計(jì)算全息圖，其次需要對(duì)干涉儀進(jìn)行校準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)任意角度軸錐鏡的測(cè)量，還能夠測(cè)量軸錐鏡不同位置處錐角等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種軸錐鏡錐角的檢測(cè)裝置，其特點(diǎn)在于該裝置由平行光管、聚焦透鏡和圖像傳感器組成，其位置關(guān)系是:沿所述的平行光管出射光束方向依次是所述的聚焦透鏡和圖像傳感器，在所述的平行光管和聚焦透鏡之間設(shè)置待測(cè)軸錐鏡的插口。
[0008]利用上述的軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置對(duì)軸錐鏡錐角的檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法包括以下步驟:
[0009]①在所述的平行光管與所述的聚焦透鏡之間的待測(cè)軸錐鏡的插口置入楔角與軸錐鏡的錐角相同或相近的光楔，將所述的光楔的平面朝向所述的平行光管的出光方向，調(diào)整所述光楔的平面與所述的平行光管出射光束垂直；
[0010]②調(diào)整所述的聚焦透鏡的中軸與光楔出射光的中軸重合；所述的圖像傳感器的感光面與所述的聚焦透鏡的像方焦面重合；
[0011]③所述的平行光管出射的光束經(jīng)所述的光楔、聚焦透鏡匯聚到所述的圖像傳感器的感光面上成像，記錄該像的位置；[0012]④用所述的待測(cè)軸錐鏡替換所述的光楔，調(diào)整所述的待測(cè)軸錐鏡的平面與所述的平行光管出射光束垂直；所述的待測(cè)軸錐鏡平面的某一方向中線與平行光管出射光束的橫截面對(duì)應(yīng)方向中線重合，同時(shí)平行光管出射光束的橫截面不與待測(cè)軸錐鏡平面的另一方向中線相交；
[0013]⑤所述的平行光管出射的光束透過(guò)所述的待測(cè)軸錐鏡、聚焦透鏡匯聚到所述的圖像傳感器的感光面上成像，記錄該像的位置；
[0014]⑥測(cè)量所述的平行光管出射的光束透過(guò)光楔或待測(cè)軸錐鏡透射光經(jīng)聚焦透鏡聚焦后在圖像傳感器的感光面上的像的位置偏差Λχ，利用下式計(jì)算所述的待測(cè)軸錐鏡的錐角Θ:
【權(quán)利要求】
1.一種軸錐鏡錐角的檢測(cè)裝置，其特征在于該裝置由平行光管、聚焦透鏡和圖像傳感器組成，其位置關(guān)系是:沿所述的平行光管出射光束方向依次是所述的聚焦透鏡和圖像傳感器，在所述的平行光管和聚焦透鏡之間設(shè)置待測(cè)軸錐鏡的插口。
2.利用權(quán)利要求1所述的軸錐鏡錐角檢測(cè)裝置對(duì)軸錐鏡錐角的檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于該檢測(cè)方法包括以下步驟: ①在所述的平行光管與所述的聚焦透鏡之間的待測(cè)軸錐鏡的插口置入楔角與軸錐鏡的錐角相同或相近的光楔，將所述的光楔的平面朝向所述的平行光管的出光方向，調(diào)整所述光楔的平面與所述的平行光管出射光束垂直； ②調(diào)整所述的聚焦透鏡的中軸與光楔出射光的中軸重合；所述的圖像傳感器的感光面與所述的聚焦透鏡的像方焦面重合； ③所述的平行光管出射的光束經(jīng)所述的光楔、聚焦透鏡匯聚到所述的圖像傳感器的感光面上成像，記錄該像的位置； ④用所述的待測(cè)軸錐鏡替換所述的光楔，調(diào)整所述的待測(cè)軸錐鏡的平面與所述的平行光管出射光束垂直；所述的待測(cè)軸錐鏡平面的某一方向中線與平行光管出射光束的橫截面對(duì)應(yīng)方向中線重合，同時(shí)平行光管出射光束的橫截面不與待測(cè)軸錐鏡平面的另一方向中線相交； ⑤所述的平行光管出射的光束透過(guò)所述的待測(cè)軸錐鏡、聚焦透鏡匯聚到所述的圖像傳感器的感光面上成像，記錄該像的位置； ⑥測(cè)量所述的平行光管出射 的光束透過(guò)光楔或待測(cè)軸錐鏡透射光經(jīng)聚焦透鏡聚焦后在圖像傳感器的感光面上的像的位置偏差ΛΧ，利用下式計(jì)算所述的待測(cè)軸錐鏡的錐角Θ:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)方法，其特點(diǎn)在于所述的待測(cè)軸錐鏡為凸面軸錐鏡或凹面軸錐鏡。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK103884295SQ201410109974
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】王瑩, 曾愛(ài)軍, 袁喬, 黃惠杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所