基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统技术方案

本公开的基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统，包括干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5、切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9；空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5依次设置在所述干涉仪1的主光轴线上为第一光路，检测干涉仪主光轴线区域的被测元件5的面形区域；切换式反射镜6设置在干涉仪1的光轴线上或光轴线外，反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9依次设置在干涉仪1的主光轴线外为第二光路，检测干涉仪主光轴线外的被测元件5剩余的面形区域。可以解决干涉条纹解析困难、精度不足的问题，具有通用性强、检测精度高的优点。检测精度高的优点。检测精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统


[0001]本专利技术属于光学检测
，具体涉及一种基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统。

技术介绍

[0002]大口径大偏离度光学元件在航空航天等领域有着十分广泛的应用，比如导弹头部的整流罩便是一种大口径大偏离光学元件。要生产高质量的大口径大偏离度光学元件，必须有相匹配的高精度检测方法，保证制造的表面与理想表面的误差在允许范围内，否则有可能无法达到光学系统设计的预期效果。
[0003]大口径光学元件面形检测方法可以分为接触法和非接触法。接触法通常使用轮廓仪或坐标测量机等器件进行测量，这种方式易划伤被测光学元件表面；非接触法中，子孔径拼接法由于其在高非球面度的光学元件的检测中具有低成本、高精度的优点，且不需要制作大口径的参考检具，是目前检测大口径光学元件广泛采用的方法。但是目前的子孔径拼接法通用性低、检测大偏离度表面时效果差、动态范围小、难以提升精度，因此，现在缺少一种通用性高、可高精度检测多种大口径大偏离度光学元件的方法。
[0004]现有专利“基于动态波前调制结合计算全息片的干涉面形检测方法，(专利号：201810487033.1)”采用计算全息片补偿待测自由曲面的旋转对称像差，采用纯相位型反射式空间光调制器动态补偿自由曲面的剩余像差，该专利具有通用性强、动态灵活补偿的优点，但是对于大偏离度表面会产生干涉图过密而解析困难的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术克服了现有技术的不足之一，提供了一种基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统，可实现大口径、大偏离度面形的检测，通用性强，检测精度高等优点。
[0006]根据本公开的一方面，本专利技术提供一种基于局部像差补偿的大口径大偏离度非球面的检测系统，所述系统包括：干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5、切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9；
[0007]其中，所述空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5依次设置在所述干涉仪1的主光轴线上；由干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4和被测元件5组成第一光路，用于检测所述干涉仪主光轴线区域的被测元件5的面形区域；
[0008]所述切换式反射镜6设置在所述干涉仪1的光轴线上或光轴线外，所述反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9依次设置在所述干涉仪1的主光轴线外；由干涉仪1、空间滤波器2、切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8、变焦零位补偿器9和被测元件5组成第二光路，用于检测所述干涉仪主光轴线外的被测元件5剩余的大偏离度面形区域。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述干涉仪1，内置有标准参考面和探测器，用于发出光源；其中一部分光源被所述标准参考面反射到所述探测器作为参考光线，另一部分光源
经所述标准参考面透射作为出射球面光源；其中，所述球面光源按照第一光路或第二光路入射到所述被测元件5后，经所述被测元件5反射后沿原路返回到所述探测器作为测试光线；
[0010]所述空间滤波器2，位于所述出射球面光源的会聚点处，用于透射所述球面波并滤除反射回来的测试光线的不需要的衍射级次；
[0011]所述空间光调制器3或空间光调制器8，用于改变液晶分子的指向以实现对球面光波进行相位调控，对所述双光路检测系统的剩余像差进行补偿以实现所述双光路检测系统的零位补偿检测；
[0012]所述变焦零位补偿器4或变焦零位补偿器9，用于通过变焦对所述双光路检测系统的初级像差进行补偿，将入射的球面波转换为与被测元件5面形相匹配的面形波；
[0013]切换式反射镜6用于将经所述空间滤波器透射的球面波反射到所述反射镜7上，实现所述被测元件5的主光轴线外的面形区域的检测；
[0014]探测器用于所述参考光线和所述测试光线发生干涉以得到被测元件5的干涉条纹图像。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述被测元件5为大口径大偏离度的非球面或旋转对称的光学元件。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述球面光源的波长为632.8nm或者1064nm。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述干涉仪1为菲索干涉仪或迈克尔逊干涉仪；所述干涉仪1的探测器为CCD元件或CMOS元件。
[0018]在一种可能的实现方式中，所述空间滤波器2的孔径大小可调。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述零位补偿检测为入射到所述被测元件5上的光线与所述被测元件5的表面垂直。
[0020]在一种可能的实现方式中，所述切换式反射镜6设置在所述干涉仪1的光轴线上或光轴线外，包括：
[0021]所述切换式反射镜6移动到所述干涉仪1的光轴线外时，所述第一光路工作，得到所述被测元件5的近轴区域面形的干涉条纹；
[0022]所述切换式反射镜6移动到所述干涉仪1的光轴线上时，第二光路工作，得到所述被测元件5的光轴线外的干涉条纹；
[0023]解析所述干涉条纹实现所述被测元件5的任意区域的面形检测，得到所述被测元件5的面形检测数据后按对应位置进行拼接，以得到整个被测元件的面形图。
[0024]在一种可能的实现方式中，第二光路的切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8和变焦补偿器9的光轴与所述干涉仪1的光轴线具有夹角。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8和变焦补偿器9被封装为零位检测组件，并沿所述干涉仪1的光轴线旋转。
[0026]本公开的基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统，将局部波像差补偿和零位补偿检测法相结合，并加入变焦结构，解决大偏离度非球面光学元件检测方案中干涉条纹解析困难、精度不足的问题，能够实现大口径、大偏离度面形的检测，具有通用性强，检测精度高等优点。
附图说明
[0027]附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
[0028]图1示出了根据本公开一实施例的基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统的原理图；
[0029]图2示出了根据本公开一实施例的基于局部像差补偿的大偏离度非球面的待测元件的轴上与轴外检测区域示意图。
具体实施方式
[0030]以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。
[0031]图1示出了根据本公开一实施例的基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统的原理图。
[0032]如图1所示，该检测系统可以包括：干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于局部像差补偿的大偏离度非球面的双光路检测系统，其特征在于，所述系统包括：干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5、切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9；其中，所述空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4、被测元件5依次设置在所述干涉仪1的主光轴线上；由干涉仪1、空间滤波器2、空间光调制器3、变焦零位补偿器4和被测元件5组成第一光路，用于检测所述干涉仪主光轴线区域的被测元件5的面形区域；所述切换式反射镜6设置在所述干涉仪1的光轴线上或光轴线外，所述反射镜7、空间光调制器8和变焦零位补偿器9依次设置在所述干涉仪1的主光轴线外；由干涉仪1、空间滤波器2、切换式反射镜6、反射镜7、空间光调制器8、变焦零位补偿器9和被测元件5组成第二光路，用于检测所述干涉仪主光轴线外的被测元件5剩余的大偏离度面形区域。2.根据权利要求1所述的双光路检测系统，其特征在于，所述干涉仪1，内置有标准参考面和探测器，用于发出光源；其中一部分光源被所述标准参考面反射到所述探测器作为参考光线，另一部分光源经所述标准参考面透射作为出射球面光源；其中，所述球面光源按照第一光路或第二光路入射到所述被测元件5后，经所述被测元件5反射后沿原路返回到所述探测器作为测试光线；所述空间滤波器2，位于所述出射球面光源的会聚点处，用于透射所述球面波并滤除反射回来的测试光线的不需要的衍射级次；所述空间光调制器3或空间光调制器8，用于改变液晶分子的指向以实现对球面光波进行相位调控，对所述双光路检测系统的剩余像差进行补偿以实现所述双光路检测系统的零位补偿检测；所述变焦零位补偿器4或变焦零位补偿器9，用于通过变焦对所述双光路检测系统的初级像差进行补偿，将入射的球面波转换为与被测元件5面形相匹配的面形波；...

【专利技术属性】
技术研发人员：常军，来笑笑，宋大林，曹佳静，张运强，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：