本申请提供一种基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置，装置包括半导体激光器、计算全息图和标准镜。半导体激光器的输出光束的波长范围为630nm～640nm，能量大于5mW。计算全息图设置在半导体激光器的输出光束的光路上，标准镜设置在半导体激光器和计算全息图之间。计算全息图包括对准区域和主检测区域。半导体激光器发射的输出光束穿过标准镜到达计算全息图处，输出光束的部分被计算全息图的对准区域反射形成参考光，另一部分透过计算全息图的主检测区域后被低反射率非球面镜片反射形成测试光，参考光和测试光透过标准镜并在半导体激光器处形成干涉条纹。通过采用能量较大的半导体激光器提供更大功率的激光，提高参考光与测试光干涉条纹对比度。测试光干涉条纹对比度。测试光干涉条纹对比度。
【技术实现步骤摘要】
基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置
[0001]本申请涉及光学器件制造领域，更具体地，涉及一种基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置。
技术介绍
[0002]在光学系统中的透镜及反射镜，曲面形式多数为平面和球面，原因是这些简单形式的曲面加工、检测容易，能够做到批量化生产，也容易达到高精度的面形要求。尤其是各种高精度面形检测干涉仪的出现大大降低了高精度平面和球面面形检测的难度。尽管如此，在某些高精度成像系统中，如光刻物镜及核聚变系统，仅仅使用平面和球面镜难以达到预期的成像质量。然而非球面镜的引入成功解决了这一问题，而且非球面的应用增加了非球面设计的自由度，对改善光学系统的成像质量，提高光学性能，减小外形尺寸和重量几方面起着重要作用。采用非球面技术设计的光学系统，可消除球差、慧差、象散、场曲，减小光能损失，从而获得高质量的成像和高品质的光学特性。然而，非球面的加工和检测都要比球面困难很多，这是因为：球面有无数个对称轴，而非球面只有一个，所以非球面不能采用球面加工时的方法加工；非球面各环带的曲率半径不同，在抛光时难以修正。目前，非球面检测的主要方法是轮廓法和干涉法。
[0003]轮廓测量法采用接触式或非接触式的测量方式，直接测量非球面的矢高，然后利用非球面方程，减去理想非球面的轮廓线，从而得到非球面的面形轮廓线。接触式测量仪器的典型代表有Form Talysurf，采用探针直接与非球面接触，通过横向移动探针，并记录探针的高度变化，从而获得非球面的轮廓，这种设备存在测量行程与测量精度矛盾的特点，且容易划伤被测表面。三坐标测量机也是接触式测量仪器，通过对空间坐标的测量，可以获得被测表面的外形轮廓，典型的如ZEISS的MICURA，这种设备测量范围大，但是测量精度相对较低，且容易对被测表面造成损伤。尤其是对于中大口径的自由曲面检测，如VR镜片，其检测效率低下。
[0004]干涉测量法是测量光学元件的重要方法，其可以一次性采样面形轮廓，结合自动化系统可以实现效率的大幅提升。而且还能实现高精度测量，又不会对待测面产生损伤。在干涉测量法中常用的测量方法有无像差点法、补偿镜法、计算全息图法、环带拼接法、子孔径拼接法、长波长法等。
[0005]但是，对于反射率较低的镜片，如镀膜镜片，形成干涉的参考光和测量光光强差别巨大，尤其是当被检测镜片为非球面时，使用计算全息图会进一步由于衍射效率损失一部分检测光强，最终导致条纹对比度过低而无法完成图像识别，降低检测精度。
技术实现思路
[0006]本申请提供了一种可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置。
[0007]本申请一方面提供一种基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置，包括半导体
激光器、计算全息图和标准镜。半导体激光器的输出光束的波长范围为630nm～640nm，能量大于5mW。计算全息图设置在半导体激光器的输出光束的光路上，标准镜设置在半导体激光器和计算全息图之间。计算全息图包括对准区域和主检测区域。其中，半导体激光器发射的输出光束穿过标准镜到达计算全息图处，输出光束的部分被计算全息图的对准区域反射形成参考光，输出光束的另一部分透过计算全息图的主检测区域后被低反射率非球面镜片反射形成测试光，参考光和测试光透过标准镜并在半导体激光器处形成干涉条纹。
[0008]在一些实施方式中，主检测区域位于计算全息图的中心，对准区域位于主检测区域的外围。
[0009]在一些实施方式中，计算全息图还包括：多个辅助对准区域，用于辅助计算全息图与半导体激光器对准，多个辅助对准区域与对准区域共同位于主检测区域的外围。
[0010]在一些实施方式中，对准区域位于计算全息图的中心，主检测区域位于对准区域的外围。
[0011]在一些实施方式中，对准区域采用振幅型计算全息图，主检测区域采用相位型计算全息图。
[0012]在一些实施方式中，对准区域的反射率大于20％。
[0013]在一些实施方式中，对准区域为采用金属铬及其化合物制作的膜结构以使对准区域的反射率大于20％。
[0014]在一些实施方式中，对准区域的衍射级次为正负1级、正负3级、正负5级中的任一项。
[0015]在一些实施方式中，主检测区域的微结构的刻蚀深度的范围为300nm～500nm之间。
[0016]在一些实施方式中，主检测区域的衍射级次为正负1级。
[0017]在一些实施方式中，标准镜对在630nm～640nm之间波长范围的输出光束、参考光以及测试光的透过率均大于等于98％。
[0018]在一些实施方式中，标准镜的参考面设置高透膜以使标准镜的透过率大于等于98％。
[0019]本申请的示例性实施方式还提供一种基于干涉法检测低反射率非球面镜片的方法，包括：利用计算全息图的对准区域，将计算全息图与半导体激光器对准；调节待检测的低反射率非球面镜片的位置，使半导体激光器、低反射率非球面镜片以及计算全息图的主检测区域对准；通过半导体激光器发射输出光束，输出光束的部分经计算全息图的对准区域反射后形成参考光，输出光束的另一部分透过计算全息图的主检测区域并经低反射率非球面镜片反射后形成测试光，参考光与测试光在半导体激光器处形成干涉条纹；调整低反射率非球面镜片的位置，使干涉条纹接近零条纹状态；以及基于低反射率非球面镜片的波像差结果，结合像差调整低反射率非球面镜片的精确位置，进行低反射率非球面镜片的零位补偿测量。
[0020]本申请至少一个实施方式提供的基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置，通过在采用干涉法检测镜片的过程中通过采用计算全息图实现像差补偿，并且采用能量较大的半导体激光器作为干涉仪，可以提供更大功率的激光，以提高参考光与测试光干涉条纹的对比度，从而提高对低反射率非球面镜片的检测效率及检测精度。
[0021]此外，本申请的上述方案还通过增加标准镜参考面透过率、增加计算全息图的对准区域和主检测区域的衍射效率的方法提高参考光与测试光干涉条纹的对比度。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：
[0023]图1是根据本申请示例性实施方式的基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置的结构示意图；
[0024]图2是根据本申请第一实施方式的计算全息图的示意图；
[0025]图3是根据本申请第二实施方式的计算全息图的示意图；
[0026]图4是根据本申请第三实施方式的计算全息图的示意图；
[0027]图5是根据本申请示例性实施方式的相位型计算全息图的光栅模型示意图；
[0028]图6是本申请示例性实施方式中的条纹对比度和标准镜反射率的关系图；
[0029]图7是本申请另一示例性实施方式中的条纹对比度和标准镜反射率的关系图；
[0030]图8是本申请示例性实施方式中的条纹对比度和计算全息图衍射效率的关系图；以及
[0031]图9本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于干涉法检测低反射率非球面镜片的装置，其特征在于，包括：半导体激光器，所述半导体激光器的输出光束的波长范围为630nm～640nm，能量大于5mW；计算全息图，设置在所述半导体激光器的输出光束的光路上，所述计算全息图包括对准区域和主检测区域，以及标准镜，设置在所述半导体激光器和所述计算全息图之间，其中，所述半导体激光器发射的输出光束穿过所述标准镜到达所述计算全息图处，所述输出光束的部分被所述计算全息图的对准区域反射形成参考光，所述输出光束的另一部分透过所述计算全息图的主检测区域后被所述低反射率非球面镜片反射形成测试光，所述参考光和所述测试光透过所述标准镜并在所述半导体激光器处形成干涉条纹。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主检测区域位于所述计算全息图的中心，所述对准区域位于所述主检测区域的外围。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述计算全息图还包括：多个辅助对准区域，用于辅助所述计算全息图与所述半导体激光器对准，多个所述辅助对准区域与所述对准区域共同位于所述主检测区域的外围。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述对准区域位于所述计算全息图的中心，...
【专利技术属性】
技术研发人员：国成立，李元正，张科鹏，赵烈烽，
申请(专利权)人：浙江舜宇光学有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。