一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法，固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机均设置在抗震平台上，固体激光器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、偏振片、半波片、偏振分光棱镜和第二反射镜沿垂直于偏振分光棱镜一面的直线方向依次设置，第一反射镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜和被测反射面沿垂直于偏振分光棱镜相邻另一面的直线方向依次设置，同步偏振相机设置在被测反射面的反射方向上，空间滤波器位于第一透镜的像方焦平面上。本发明专利技术具有快速、高效和精确检测的优点。

Apparatus and method for detecting reflector surface shape with full field illumination and snapshot

The invention discloses a device and method for detecting a reflection surface shape with a full field illumination and fast illumination, a solid laser, a first lens, a second lens, a spatial filter, a polarizer, a half wave plate, a polarizing prism, a first reflector, a second reflector, a four wave plate, a converging lens, an objective mirror, a measured reflection surface. The synchronous polarizing camera is set on the seismic platform. The solid laser, the first lens, the spatial filter, the second lens, the polarizer, the half wave plate, the polarizing prism and the second mirror are set in the straight direction perpendicular to the polarizing prism, the first mirror, the polarization prism, and the four wave slice. The convergent lens, the objective lens and the measured reflection surface are arranged in a straight line along the other side perpendicular to the polarizing prism. The synchronous polarization camera is set on the reflection direction of the measured reflection surface, and the spatial filter is located on the image square focal plane of the first lens. The invention has the advantages of rapid, efficient and accurate detection.

【技术实现步骤摘要】
一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法
本专利技术涉及一种检测反射面面形的装置及方法，特别是一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法。
技术介绍
反射式光学系统中光学反射面的面形精度非常重要，对该反射式光学系统的成像质量具有决定性的影响。现有X射线天文望远镜采用多层嵌套式结构，含有近百层反射面，甚至更多。因而，实现对X射线反射镜面形的快速、高效和精确检测是非常迫切和必要的。常见的光学面形检测方法可分为接触式和非接触式的检测方法。接触式检测法是对光学面按照一定的路径进行扫描测量，其中商用三坐标机和轮廓仪最具代表性。接触式检测法容易使得被测光学面产生损伤，且效率低。非接触式法主要有干涉测量法和结构光三维测量法。干涉法非常成熟，且精度高，大多商用干涉仪能够实现一对多的通用性检测。结构光三维测量法也较为成熟，且精度可达微米量级，具有灵活性和高效性。针对X射线反射镜面形的检测，受到当前光学面测试技术的启发，将部分方法应用于X射线反射面面形的检测，并加以改进。美国哥伦比亚大学天体物理实验室Mario等人开发了一种激光扫描装置对X射线反射镜进行测量。将细激光束作为一种虚拟探针，在反射镜面上进行二维扫描，利用位置传感器记录反射光束的位置点。另外一种类似的利用激光束扫描的测试装置是长程轮廓仪。此类激光束扫描法需要高精度定位标定，不利于长时间持续性的测量。此外，利用计算全息片对被测X射线反射面进行零位补偿的干涉测量方法也有应用，具有较高的面形测试精度。基于计算全息片的零位补偿干涉测量方法具有一一对应的测量特性，对于多个不同面形偏差的反射面需要多个相应的计算全息片，因此其测试效率不能满足大量的X射线反射面面形的测量要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法，在保证反射面面形测试精度的基础上，实现大量反射面面形的快速、高效和精确测量。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：包含抗震平台、固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机，所述固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机均设置在抗震平台上，固体激光器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、偏振片、半波片、偏振分光棱镜和第二反射镜沿垂直于偏振分光棱镜一面的直线方向依次设置，第一反射镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜和被测反射面沿垂直于偏振分光棱镜相邻另一面的直线方向依次设置，同步偏振相机设置在被测反射面的反射方向上，空间滤波器位于第一透镜的像方焦平面上，物镜设置在会聚透镜像方焦点处。进一步地，所述固体激光器的中心工作波长为632.8nm。进一步地，所述偏振分光棱镜的分光比为1:1。进一步地，所述同步偏振相机采用四通道同步接收图像的偏振相机。一种全场照明快照式检测反射面面形的方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：固体激光器发出的激光光束经过第一透镜和第二透镜组成的扩束光学系统形成平行光束；步骤二：平行光束依次经过偏振片、半波片，形成线偏振光；步骤三：线偏振光经过偏振分光棱镜，被偏振分光棱镜分为两个振动方向互相垂直的S光和P光；步骤四：被反射的S光依次经过第一反射镜和第二反射镜后，再次经过偏振分光棱镜且被偏振分光棱镜反射；透过的P光依次经过第二反射镜和第一反射镜后，再次透过偏振分光棱镜；且与前面的S光进行合束；步骤五：合束光束依次通过四分之一波片、会聚透镜和物镜，形成合束投射光束；步骤六：投射光束照射到被测反射面上，形成全场照明；合束投射光束被反射面反射，形成反射光束；步骤七：反射光束被同步偏振相机接收，对经过被测反射面调制的图像进行快照式采集；步骤八：对所采集到的图像进行相位解包和面形评价。进一步地，所述步骤四中S光与P光依次经过两个反射镜的方向相反。进一步地，所述步骤五中合束光束经过四分之一波片后形成两个偏振方向相反的偏振光。进一步地，所述步骤六中被测反射面可拆卸设置在抗震平台上。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术采用横向剪切、合束和投射光束到被测反射面上，对被测反射面进行全场照明测量；采用同步偏振相机接收被测反射镜所调制的图像，进行快照式分析；具有快速、高效和精确检测的特点。附图说明图1是本专利技术的一种全场照明快照式检测反射面面形的装置的示意图。图2是本专利技术的一种全场照明快照式检测反射面面形的方法的流程图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图1所示，本专利技术的一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，包含抗震平台1、固体激光器2、第一透镜3、第二透镜4、空间滤波器5、偏振片6、半波片7、偏振分光棱镜8、第一反射镜9、第二反射镜10、四分之一波片11、会聚透镜12、物镜13、被测反射面14和同步偏振相机15，固体激光器2、第一透镜3、第二透镜4、空间滤波器5、偏振片6、半波片7、偏振分光棱镜8、第一反射镜9、第二反射镜10、四分之一波片11、会聚透镜12、物镜13、被测反射面14和同步偏振相机15均设置在抗震平台1上，固体激光器2、第一透镜3、空间滤波器5、第二透镜4、偏振片6、半波片7、偏振分光棱镜8和第二反射镜10沿垂直于偏振分光棱镜8一面的直线方向依次设置，第一反射镜9、偏振分光棱镜8、四分之一波片11、会聚透镜12、物镜13和被测反射面14沿垂直于偏振分光棱镜8相邻另一面的直线方向依次设置，同步偏振相机15设置在被测反射面14的反射方向上，空间滤波器5位于第一透镜3的像方焦平面上，物镜13设置在会聚透镜12像方焦点处。第一透镜3和第二透镜4构成了扩束光学系统，第一反射镜9、第二反射镜10和偏振分光棱镜8构成了萨格奈克型三角形横向剪切且合束结构，物镜13置于会聚透镜12像方焦点附近。固体激光器的中心工作波长为632.8nm。偏振分光棱镜的分光比为1:1或接近1:1。同步偏振相机采用四通道同步接收图像的偏振相机，是一种快照式设备。一种全场照明快照式检测反射面面形的方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：固体激光器2发出的激光光束经过第一透镜3和第二透镜4组成的扩束光学系统形成平行光束；步骤二：平行光束依次经过偏振片6、半波片7，形成线偏振光；步骤三：线偏振光经过偏振分光棱镜8，被偏振分光棱镜8分为两个振动方向互相垂直的S光和P光；步骤四：被反射的S光依次经过第一反射镜9和第二反射镜10后，再次经过偏振分光棱镜8且被偏振分光棱镜8反射；透过的P光依次经过第二反射镜10和第一反射镜9后，再次透过偏振分光棱镜8；且与前面的S光进行合束；步骤五：合束光束依次通过四分之一波片11、会聚透镜12和物镜13，形成合束投射光束；步骤六：投射光束照射到被测反射面14上，形成全场照明；合束投射光束被反射面14反射，形成反射光束；步骤七：反射光束被同步偏振相机15接收，对经过被测反射面调制的图像进行快照式采集；步骤八：对所采集到的图像进行相位解包和面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：包含抗震平台、固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机，所述固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机均设置在抗震平台上，固体激光器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、偏振片、半波片、偏振分光棱镜和第二反射镜沿垂直于偏振分光棱镜一面的直线方向依次设置，第一反射镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜和被测反射面沿垂直于偏振分光棱镜相邻另一面的直线方向依次设置，同步偏振相机设置在被测反射面的反射方向上，空间滤波器位于第一透镜的像方焦平面上，物镜设置在会聚透镜像方焦点处。

【技术特征摘要】
1.一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：包含抗震平台、固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机，所述固体激光器、第一透镜、第二透镜、空间滤波器、偏振片、半波片、偏振分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜、被测反射面和同步偏振相机均设置在抗震平台上，固体激光器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、偏振片、半波片、偏振分光棱镜和第二反射镜沿垂直于偏振分光棱镜一面的直线方向依次设置，第一反射镜、偏振分光棱镜、四分之一波片、会聚透镜、物镜和被测反射面沿垂直于偏振分光棱镜相邻另一面的直线方向依次设置，同步偏振相机设置在被测反射面的反射方向上，空间滤波器位于第一透镜的像方焦平面上，物镜设置在会聚透镜像方焦点处。2.按照权利要求1所述的一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：所述固体激光器的中心工作波长为632.8nm。3.按照权利要求1所述的一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：所述偏振分光棱镜的分光比为1:1。4.按照权利要求1所述的一种全场照明快照式检测反射面面形的装置，其特征在于：所述同步偏振相机采用四通道同步接收图像的偏振相机。5.一种全场照明快照式检...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶井飞，宋真真，裴世鑫，陈云云，季赛，陈玉林，郑改革，刘玉柱，赖敏，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32