基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统及方法，涉及一种用于测量非球面面形的干涉测量系统及方法，属于光电检测领域。本发明专利技术的测量系统包括激光器、准直物镜、分光镜、参考镜、补偿器、待测非球面、成像物镜、CCD探测器。使用SLM作为非球面干涉测量系统的参考镜，定义为SLM参考镜。本发明专利技术还公开利用非球面干涉测量系统实现的测量方法。本发明专利技术公开要解决的技术问题为：产生与部分补偿后的非球面波前相等的非平面波前，实现零干涉测量，在继承部分补偿法对补偿器设计制造精度要求低的优点的同时，保留零补偿干涉测量法精度高的优点，此外还能够避免传统干涉测量系统中机械移相误差的引入。

Aspheric interferometry system and method based on the reference surface of the spatial light modulator

The invention discloses an aspherical interferometry measurement system and method based on the reference plane of spatial light modulator, and relates to an interferometric measuring system and method for measuring aspheric surface. It belongs to the field of photoelectric detection. The measuring system of the invention includes laser, collimating objective lens, optical splitter, reference mirror, compensator, aspheric surface, imaging objective and CCD detector. SLM is used as the reference mirror of the aspheric interferometry system, which is defined as a SLM reference mirror. The invention also makes use of the aspheric interferometry system to realize the measurement method. This invention is to solve the technical problem for non planar wavefront generate aspherical wavefront with equal part after compensation, zero interference measurement, in succession compensation on design and manufacture of precision compensator low at the same time, the advantages of preserving zero compensation interferometry with high accuracy, in addition to avoid introducing mechanical phase shift error in the measurement system of traditional interference.

【技术实现步骤摘要】
基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统及方法
本专利技术涉及一种用于测量非球面面形的干涉测量系统及方法，属于光电检测领域。
技术介绍
非球面是对偏离球面的曲面的总称。在光学系统中使用非球面光学元件，不仅能增加光学设计的自由度，有利于像差校正、改善像质、提高光学系统性能，而且能够减少光学元件的数量和重量，简化仪器结构，大大减少系统的尺寸和重量，降低成本。但由于非球面检测的困难，使得非球面的加工精度一直不能够得到保证，研究高精度、简单实用的非球面检测技术目前还是光学检测领域的一大难题。当前，非球面一般主要采用轮廓测量法和干涉测量法进行检测。轮廓测量法大多采用接触式的测量方式，直接测量非球面的矢高；而后利用非球面的方程，减去非球面的轮廓线，从而得到非球面的面形轮廓线。但是，由于此种方法大部分采用接触测量，是逐点获得被测面上的数据，因此测量的效率较低，并且容易损伤被测面。干涉测量法是测量光学元件面形的重要方法。此方法因其灵敏度高、测量准确度高、可实现非接触测量等优点，得到了广泛的应用。目前干涉测量法中最常用的是补偿法测量，即设计补偿器补偿非球面产生的像差，将非球面的检测转化为平面或者球面本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统，包括激光器(4)、准直物镜(3)、分光镜(6)、参考镜(5)、补偿器(7)、待测非球面(8)、成像物镜(2)、CCD探测器(1)；其特征在于：使用SLM作为非球面干涉测量系统的参考镜，定义为SLM参考镜(5)；激光器(4)发出的激光经准直物镜(3)后形成的平行光投射到分光镜(6)上，经分光镜(6)后分成两支光束；一支光束经SLM参考镜(5)后返回到分光镜(6)，该支光束定义为参考光束，在参考光束中，SLM参考镜(5)对准直物镜(3)准直后形成的平行光进行相位调制，使得SLM参考镜(5)对参考光束波前的相位调制量与测试光束的波前像差相等；仅当SLM参考...

【技术特征摘要】
1.基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统，包括激光器(4)、准直物镜(3)、分光镜(6)、参考镜(5)、补偿器(7)、待测非球面(8)、成像物镜(2)、CCD探测器(1)；其特征在于：使用SLM作为非球面干涉测量系统的参考镜，定义为SLM参考镜(5)；激光器(4)发出的激光经准直物镜(3)后形成的平行光投射到分光镜(6)上，经分光镜(6)后分成两支光束；一支光束经SLM参考镜(5)后返回到分光镜(6)，该支光束定义为参考光束，在参考光束中，SLM参考镜(5)对准直物镜(3)准直后形成的平行光进行相位调制，使得SLM参考镜(5)对参考光束波前的相位调制量与测试光束的波前像差相等；仅当SLM参考镜(5)调制量不足时，在测试光路中加入部分补偿器(7)来对非球面(8)产生的像差进行部分补偿；另一支光束经过部分补偿器(7)到达待测非球面(8)，经待测非球面(8)反射后携带待测非球面(8)面形误差信息经部分补偿器(7)回到分光镜(6)，定义为测试光束；参考光束和测试光束经分光镜(6)汇合，在分光镜(6)处发生干涉，形成干涉条纹，经成像物镜(2)在CCD探测器(1)处进行采集；使用SLM参考镜(5)调制参考光束的同时对参考光束引入多次相位调制完成移相，并采集多幅干涉图，通过移相算法解算得到被测非球面(8)的面形误差。2.如权利要求1所述的基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统，其特征在于：如果待测非球面(8)接近平面或曲率半径较大，则省略部分补偿器(7)，无需对测量光束进行部分补偿，直接使用SLM参考镜(5)，产生与测量光束波前相等的参考波前；如果待测非球面(8)曲率半径较小且非球面度较大，产生的像差超出了SLM参考镜(5)的调制能力，则在待测非球面(8)前插入部分补偿器(7)；通过部分补偿器(7)产生的像差来补偿非球面(8)产生的低阶像差；SLM参考镜(5)对参考光束波前的调制量与部分补偿后的测试光束波前相等。3.如权利要求1或2所述的基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统，其特征在于：所述的部分补偿器(7)产生的像差主要由球差、彗差、场曲等像差组成。4.如权利要求1或2所述的基于空间光调制器参考面的非球面干涉测量系统，其特征在于：所述的部分补偿器(7)选用单片式补偿透镜。5.利用权利要求1至4任意一项所述的基于空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝群，宁妍，胡摇，张馨木，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11