CN100385224C - 球面反射镜的双点源干涉检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球面反射镜的双点源干涉检测方法及其装置，所述检测方法包括获取平行光，选出双点源，光束经平面反射返回，光束经球面反射返回，返回光束输出，球面反射镜误差检测的步骤，所述方法使用的装置包括光源、光束处理装置、光栅、凸透镜、透反平面镜、空间滤波器、小平面反射镜、球面反射镜安装调节平台、像屏和摄像机，所述器件安装于器件夹持调节装置上。本发明精度高，对振动、温度、气流敏感小，稳定性高，易于操作并能推广应用。

Description

球面反射镜的双点源干涉检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光学装置，具体是一种球面反射镜的双点源干涉检测方法；

本发明还涉及实现所述方法的一种球面反射镜的双点源干涉检测装置。

背景技术

球面反射镜是常用的光学器件，在天文学、光学和仪器仪表等方面有广泛的应用。球面反射镜在应用前需要对其进行加工误差检测和质量评价，目前，公知的干涉检测方法有迈克尔逊(Michelson)干涉仪、马-曾(Mach-Zehnder)干涉仪和泰曼-格林(Twyman-Green)干涉仪以及斐索(Fizeau)干涉仪等。

迈克尔逊(Michelson)干涉仪、马-曾(Mach-Zehnder)干涉仪和泰曼-格林(Twyman-Green)干涉仪需要采用两个光学臂，其对振动、温度、气流等较为敏感，稳定性不好，且光路复杂和难于调节及操作；斐索(Fizeau)干涉仪需要采用高质量的标准球面透镜或标准的平行玻璃平板，推广应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球面反射镜的双点源干涉检测方法，克服现有技术中的不足，实现对中小型凹球面反射镜的检测。

本发明的另一目的在于提供实现所述方法的一种球面反射镜的双点源干涉检测装置。

本发明的一种球面反射镜的双点源干涉检测方法包括如下步骤：

(1)获取平行光：通过光源发射一束单色光，使其经过光束平行处理装置形成一束平行光；

(2)选出双点源：将所获取的平行光通过光栅和凸透镜在其焦平面上形成一排极大的光点，用空间滤波器选出其中两个极大光点，即为双点源；

(3)光束经平面反射返回：将小平面反射镜置于上述凸透镜的焦平面位置，使上述双点源中的一个光点发出的光束经小平面反射镜反射后按原光路返回；

(4)光束经球面反射返回：将待测球面反射镜置于所述小平面反射镜之后，与其距离等于待测球面反射镜的曲率半径，使得上述双点源中的另一光点发出的光束经待测球面反射镜反射后按原光路返回；

(5)返回光束输出：将透反平面镜置于上述凸透镜和空间滤波器之间，使得经过步骤(3)、步骤(4)返回的光束经过透反平面镜，在远处输出干涉条纹；

(6)球面反射镜误差检测：用图像接收装置接收上述干涉条纹，分析干涉条纹的分布及其变形情况，得出待测球面反射镜的误差信息。

优选方案如下：

所述光源由相干长度大于待测球面反射镜的直径的激光器产生。

通过所述空间滤波器上的两个小孔与光栅和凸透镜配合获得双点源。

实现本发明方法的一种球面反射镜的双点源干涉检测装置由光源、光束平行处理装置、光栅、凸透镜、透反平面镜、空间滤波器、小平面反射镜、球面反射镜安装调节平台、像屏和摄像机，器件夹持调节装置构成，所述光源、光束平行处理装置、光栅、凸透镜、透反平面镜、空间滤波器、小平面反射镜、球面反射镜安装调节平台、图像接收装置依次安装于器件夹持调节装置上。

优选方案如下：

所述光束平行处理装置由扩束镜或者短焦距透镜、针孔滤波器和准直透镜构成，其中，针孔滤波器置于扩束镜、准直透镜之间。

所述小平面反射镜是具有光轴方向和转角微调的全反射镜。

所述透反平面镜是厚度和折射率均匀、透反射比为1∶1、与光轴角度小于45度的透反平面镜。

所述图像接收装置包括像屏和CCD摄像机。

所述器件夹持调节装置由底座、用于固定器件的夹持架构成，所述夹持架安装在可前后移动的底座上。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明的球面反射镜的双点源干涉检测方法不需制作标准球面镜和标准平行玻璃平板，光路简单，调节方便，易于实现；

(2)本发明的球面反射镜的双点源干涉检测装置结构牢固，对振动、温度及气流变化不敏感，干涉条纹稳定可靠，且干涉条纹周期容易改变；

(3)本发明的球面反射镜的双点源干涉检测方法也适用于凹球面透镜的检查，精度高。

附图说明

图1是本发明的球面反射镜的双点源干涉检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面是本发明的双点源干涉检测装置的一个实施例，本发明不仅限于此。

如图1所示的实施例中，光源1，扩束镜2，针孔滤波器3，准直透镜4，准光栅12，凸透镜5，透反平面镜6，空间滤波器7，小平面反射镜8，球面反射镜安装调节平台9，像屏10，CCD摄像机11依次安装于器件夹持调节装置。

所述光源1选用He-Ne激光器，所述扩束镜2选用单片小透镜，所述针孔滤波器3是在一块黑色金属片上打直径为10到50微米的小孔，所述凸透镜5选用采用傅里叶变换透镜，所述透反平面镜6选用分束镜，所述空间滤波器7选用二元振幅滤波器，由在涂黑色的金属片两个孔制成，仅让二个极大光点通过，所述小平面反射镜8由玻璃基片上镀金属膜或介质膜制成，所述像屏10选用毛玻璃，所述光栅12选用RONCHI光栅。

检测工作时，先将待测球面反射镜安装在球面反射镜安装调节平台9，按下列步骤操作：

(1)开启光源1，调节针孔滤波器3与扩束镜2之间的位置，获得一束光斑均匀且没有杂散光球面波，经准直透镜4形成一束平面平行光；

(2)调节光栅和凸透镜，使所获取的平行光经过光栅和凸透镜在焦平面上形成一排极大的光点，调节空间滤波器于焦平面位置选出两个极大光点；

(3)调节小平面反射镜于上述凸透镜的焦平面位置，使其中一光点发出的光束经小平面反射镜反射后按原光路返回；

(4)调节待测球面反射镜与上述小平面反射镜的距离等于待测球面反射镜的曲率半径，使得另一光点发出的光束经待测球面反射镜反射后按原光路返回；

(5)调节透反平面镜的位置，使得经过步骤(3)、步骤(4)返回的光束经过透反平面镜，在远处输出干涉条纹；

(6)用像屏和CCD摄像机接收上述干涉条纹，记录干涉条纹的周期和变形位移量，通过计算检测出待测球面反射镜的精度；

所述计算公式为：a＝(b/d)*λ/2，式中a为待测球面反射镜局部的高度差，d和b分别为干涉条纹的周期和变形位移量，λ为光源波长。

检测表明：本发明方法和装置测量球面反射镜局部高度差的精度达λ/40。

Claims (9)

1.一种球面反射镜的双点源干涉检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)获取平行光：通过光源发射一束单色光，使其经过光束平行处理装置形成一束平行光；

(2)选出双点源：将所获取的平行光通过光栅和凸透镜在其焦平面上形成一排极大的光点，用空间滤波器选出其中两个极大光点，即为双点源；

(3)光束经平面反射返回：将小平面反射镜置于上述凸透镜的焦平面位置，使上述双点源中的一个光点发出的光束经小平面反射镜反射后按原光路返回；

(4)光束经球面反射返回：将待测球面反射镜置于所述小平面反射镜之后，与其距离等于待测球面反射镜的曲率半径，使得上述双点源中的另一光点发出的光束经待测球面反射镜反射后按原光路返回；

(5)返回光束输出：将透反平面镜置于上述凸透镜和空间滤波器之间，使得经过步骤(3)、步骤(4)返回的光束经过透反平面镜，在远处输出干涉条纹；

(6)球面反射镜误差检测：用图像接收装置接收上述干涉条纹，分析干涉条纹的分布及其变形情况，得出待测球面反射镜的误差信息。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于所述光源由相干长度大于待测球面反射镜的直径的激光器产生。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于通过所述空间滤波器上的两个小孔与光栅和凸透镜配合获得双点源。

4.实现权利要求1-3之一所述方法的一种球面反射镜的双点源干涉检测装置，其特征在于由光源、光束平行处理装置、光栅、凸透镜、透反平面镜、空间滤波器、小平面反射镜、球面反射镜安装调节平台、像屏和摄像机、器件夹持调节装置构成，所述光源、光束平行处理装置、光栅、凸透镜、透反平面镜、空间滤波器、小平面反射镜、球面反射镜安装调节平台、图像接收装置依次安装于器件夹持调节装置上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述光束平行处理装置由扩束镜、针孔滤波器和准直透镜构成，其中，针孔滤波器置于扩束镜、准直透镜之间。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于所述小平面反射镜是具有光轴方向和转角微调的全反射镜。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于所述透反平面镜是厚度和折射率均匀、透反射比为1∶1、与光轴角度小于45度的透反平面镜。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于所述图像接收装置包括像屏和CCD摄像机。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述器件夹持调节装置由底座、用于固定器件的夹持架构成，所述夹持架安装在可前后移动的底座上。

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