專利名稱：實時檢測非球面的全息干涉裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于光學波面面形檢測領域中實時檢測非球面面形的一種全息干涉裝置。
檢測非球面面形的方法可分為兩類零位檢測和非零位檢測，零位檢測主要用于精加工階段的檢測，非零位檢測主要用于粗加工階段的檢測。與本發明最接近的已有技術是零位檢測中的計算全息干涉技術(AppliedOptics，Val.11，No.12，(1972)2833～2839)其裝置結構如

圖1所示，它由光源1、擴束器2、分束器3、參考平面鏡4、零位補償器5，計算全息圖6、成象透鏡7、空間濾波器8和面陣探測器9組成，在檢測過程中，普遍采用鹵化銀照相乳膠作為計算全息干涉圖的記錄材料，它需要進行化學顯影處理，并且對化學顯影的質量要求很高，這樣不僅使用很麻煩，而且不能實現實時檢測，此外，由計算全息干涉圖縮微不當引起的全息干涉圖尺度失配是無法進行事后校正的。該裝置不能進行非零位檢測，光源1采用單波長激光器。
為了克服上述缺點，本發明目的在于尋求一種使用簡便、功能齊全、既可用于精加工階的檢測，又可用于粗加工階段的檢測，精度高、制造容易的實時檢測非球面面形的全息干涉裝置。
圖2是本發明裝置的結構示意圖本發明采用擴束器2、分束器3、參考平面鏡4和零位補償器5，它的結構特點是在光源1的兩條出射光束上分別放置起偏鏡15或起偏鏡16二者的起偏方向成正交關系，起偏鏡15或起偏鏡16的起偏方向與偏振分束器10的偏振透過方向一致，平面鏡17、分束器14使由光源1發出的二光束共軸同向傳播，在分束器3的主干涉出射方向上放置偏振分束器10，實時記錄顯示器6的讀出面面對偏振分束器10透射光束且位于被測非球面光瞳共軛平面上，面陣探測器18的接收面面對偏振分束器10反射光束且位于與被測非球面光瞳共軛平面上，顯示器12的顯示面與實時記錄顯示器6的寫入面相對且平行，成象系統11的主軸與顯示器12的顯示面和實時記錄顯示器6寫入面相互垂直，在偏振分束器10反射實時記錄顯示器6的讀出圖象的光軸上安置成象透鏡7，在成象透鏡7的焦面上放置空間濾波器8，面陣探測器9的接收面位于實時記錄顯示器6讀出面的共軛面上，面陣探測器9、面陣探測器18和顯示器12與計算機13用導線相連接。光源1由兩個不同波長的激光器組成或采用多波長激光器。
本發明的詳細內容和最佳實施例如下用擴束器2將來自光源1的光準直為平行光，然后用分束器3將準直平行光分為兩束，一束經零位補償器5后照在被測非球面上，另一束照在參考平面鏡4上，本裝置的特點是既能實現實時全息零位檢測又能實現實時全息非零位檢測。
零位檢測時利用起偏鏡15，使波長為λ1的檢測光和參考光經偏振分束器10全部偏振透射到實時記錄顯示器6的讀出面上。利用實時記錄顯示器6、成象系統11、顯示器12、面陣探測器18和計算機13構成實時全息記錄顯示系統。移動實時記錄顯示器6使其讀出面位于與被測非球面光瞳共軛的平面內。計算機13根據對光學檢測系統光線追跡和全息干涉原理在顯示器12上生成標準非球面面形的全息干涉圖。用成象系統11將顯示在顯示器12上的全息干涉圖按正確尺寸縮微成象在實時記錄顯示器6的寫入面上，作為實時記錄顯示器6的寫入光。通過面內移動顯示器12，使寫入全息干涉圖與由波長為λ1的檢測光和參考光在實時記錄顯示器6讀出面上形成的全息干涉圖空間位置重合。用投射在實時記錄顯示器6上的波長為λ1的參考光和檢測光共同作為實時記錄顯示器6的讀出光束，讀出光束在實時記錄顯示器6的讀出面上形成被測非球面的全息干涉圖，讀出光束來讀成象在其寫入面上的標準非球面計算全息干涉圖。在實時記錄顯示器6讀出面上產生包含被測非球面偏離標準非球面的復雜干涉圖。用偏振分束器10的偏振反射性質包含寫入與讀出全息干涉圖差異信息的復雜干涉圖從讀出圖象中分離出來。用成象透鏡7對復雜干涉圖再成象，用空間濾波器8對復雜干涉圖進行濾波，在面陣探測器9上得到只反映被測非球面偏離標準非球面的簡單干涉圖。
非零位檢測時利用起偏鏡16，使波長為λ2的檢測光束和參考光經偏振分束器10全部偏振反射到面陣探測器18的接收面上，形成以波長λ2表征的被測非球面的全息干涉圖，經由計算機13送入顯示器12，再經成象系統11成象在實時記錄顯示器6的寫入面上。移動面陣探測器18使其接收面位于與被測非球面光瞳共軛的平面內。用投射在實時記錄顯示器6上的波長為λ1的參考光和檢測光共同作為實時記錄顯示器6的讀出光來讀成象在其寫入面上的波長為λ2的檢測全息干涉圖。通過偏振分束器10、成象透鏡7和空間濾波器8，在面陣探測器9上得到以等效波長表征的被測非球面面形。
計算機13根據面陣探測器9采集到的簡單干涉圖，求出被測非球面的數值表征量，如Pv值，RMS等。
光源1可選用兩個不同波長的激光器，還可以選用多波長激光器，此時可用光柵產生兩條出射光束。實時記錄顯示器6可選用液晶光閥。顯示器12可選用光纖面板CRT。面陣探測器18可選用高密度面陣探測器。
本發明實時全息干涉檢測裝置的優點和積極效果，由于首次在全息干涉檢測系統中采用實時記錄顯示系統進行全息干涉圖的實時記錄和顯示、用實際檢測全息干涉光束作為實時記錄顯示器6的讀出光，避免了繁瑣的化學顯影處理及由此產生的隨機檢測誤差，因此，本裝置具有使用簡便、檢測精度高等優點，實現了非球面面形檢測的實時化、靈活化和實用化。由于采用兩個波長不同偏振方向互相垂直的單波長激光，本裝置不僅能實現零件檢測，而且能實現非零位檢測，因此，本裝置具有功能齊全、檢測量程大、使用范圍廣等優點。此外，本裝置還具有結構簡單、易于制造、干涉圖易于分析和處理等優點。
權利要求
1.一種實時檢測非球面的全息干涉裝置，采用擴束器2、分束器3、參考平面鏡4和零位補償器5，其特征在于在光源1的兩條出射光束上分別放置起偏鏡15和起偏鏡16二者起偏方向成正交關系，起偏鏡15或起偏鏡16的起偏方向與偏振分束器10的偏振透過方向一致，利用平面鏡17、分束器14使由光源1發出的二光束共軸同向傳播，在分束器3的主干涉出射方向上放置偏振分束器10，實時記錄顯示器6的讀出面面對偏振分束器10透射光束且位于與被測非球面光瞳共軛平面上，面陣探測器18的接收面面對偏振分束器10反射光束且位于與被測非球面光瞳共軛平面上，顯示器12的顯示面與實時記錄顯示器6的寫入面相對且平行，成象系統11的主軸與顯示器12的顯示面和實時記錄顯示器6的寫入面相互垂直，在偏振分束器10反射實時記錄顯示器6讀出圖象的光軸上安置成象透鏡7，在成象透鏡7的焦面上放置空間濾波器8，面陣探測器9的接收面位于實時記錄顯示器6讀出面的共軛面上，面陣探測器9、面陣探測器18和顯示器12與計算機13用導線相連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于光源1由兩個不同波長的激光器組成或采用多波長激光器。
全文摘要
本發明屬于光學波面面形檢測領域中實時檢測非球面面形的一種全息干涉裝置，由平面鏡17，分束器3、光源1、擴束器2、分束器3、參考平面鏡4、零位補償器5，計算全息圖6、成象透鏡7、空間濾波器8、面陣探測器9、偏振分束器10、成象系統11、顯示器12、計算機13、起偏鏡15和16、面陣探測器18構成。本發明要解決的問題是可分別用于粗加工和精加工階段的檢測。避免繁瑣的化學顯影處理及由此產生的隨機檢測誤差。本發明功能齊全、檢測量程大、使用范圍廣、使用簡便、制造容易、檢測精度高、干涉圖易于分析和處理等優點。
文檔編號G02B27/60GK1080405SQ9210499
公開日1994年1月5日 申請日期1992年6月15日 優先權日1992年6月15日
發明者向陽 申請人:中國科學院長春光學精密機械研究所