一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法及裝置，涉及光學儀器檢測技術領域，特別是涉及一種非接觸式干涉檢測柱面面形的方法，本發(fā)明的技術方案分別使用柱面匯聚鏡與柱面發(fā)散鏡與待測凹柱面組合，通過干涉測量分別獲得柱面發(fā)散鏡和待測凹柱面的組合波面誤差數(shù)據(jù)以及柱面匯聚鏡和待測凹柱面的組合波面誤差數(shù)據(jù)，然后通過干涉測量獲得柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡組合波面誤差數(shù)據(jù)，使用差分算法以及波面復原算法分別獲得待測凹柱面、柱面發(fā)散鏡以及柱面匯聚鏡的面形誤差數(shù)據(jù)，本技術方案具有檢測光路簡單，不需要使用高精度的實現(xiàn)測量好的檢具即可實現(xiàn)對柱面較高精度的面形檢測，特別適合光學加工領域中的柱面加工。
【專利說明】
一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法及裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及光學儀器檢測技術領域，特別是涉及一種非接觸式干涉檢測柱面面形的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]圓柱面光學元件的子午截面和弧矢截面的光焦度不同，因此它被廣泛應用于形成變形圖像的光學系統(tǒng)中。在民用領域，柱面光學元件多應用在寬熒幕鏡頭、線性探測器照明、全息照明、條形碼掃描、光信息處理等方面。近年來，隨著強激光系統(tǒng)、同步輻射光束線、線形測試儀器等的迅速發(fā)展，人們對圓柱面精度的要求越來越高;然而，圓柱面的應用一直受光學加工和檢測技術的限制。盡管目前光學加工技術發(fā)展迅速，但圓柱面的檢測技術卻相對緩慢，總體上無法滿足現(xiàn)在的應用需求;因此，高精度的圓柱面檢測技術成為制約圓柱面應用的關鍵問題，研發(fā)高精度的圓柱面檢測技術也顯得尤為迫切。高精度檢測是光學元件高精度加工的依據(jù)和保證，是高精度加工的必要條件。要制作符合要求的高精度圓柱面，必須解決圓柱面的高精度檢測的問題，但由于圓柱面的特殊光學特性，采用一般的檢測技術無法對其面形質(zhì)量進行高精度檢測。
[0003]目前，檢測柱面的方法有樣板法、輪廓儀檢測法、輔助平面法、光纖法、標準柱面法、計算全息法(CGH)。其中樣板法和輪廓儀檢測法都屬于接觸式檢測，容易劃傷待測凹柱面，測量精度較低。輔助平面法不能檢測柱面面型的非對稱偏差，且輔助平面法和光纖法只對小相對孔徑的柱面有效。計算全息法中，需要根據(jù)被檢測的柱面尺寸、曲率半徑單獨設計并制作計算全息圖；的光通常全系圖上柵線最小刻劃間隔很小，其加工困難，精度難以保證。標準柱面法需要先加工一個精度很高的標準柱面，其標準柱面自身的檢測依然相當困難，并且標準柱面的面形精度直接影響了被檢柱面的測量精度，從而增大了加工與檢測成本。
[0004]標準柱面法如圖1所示，一束平行光通過用于產(chǎn)生柱面波的標準柱面透鏡14，一部分光透射，此透射光首先在圓柱面曲率中心位置會聚成一條直線狀的焦線2，然后發(fā)散到達待測圓柱面1，當待測圓柱面曲率中心線和標準柱面透鏡的焦線重合時，經(jīng)圓柱面反射的光波作為帶有圓柱面面形信息的被檢光波。圖中標準柱面透鏡14的后表面是面形精度很高的標準柱面，其曲率中心線和標準柱面透鏡的焦線重合，經(jīng)此面反射的光束作為參考光波;被檢光波和參考光波發(fā)生干涉形成干涉圖樣，根據(jù)干涉圖樣確定被測圓柱面的面形偏差。該檢測方法需要標準柱面透鏡，其面形質(zhì)量要求較高，加工難度大且價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法及裝置，通過使用柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡分別對柱面面形進行檢測，再通過差分法將柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡的誤差消除，從而得到待測凹柱面的面形誤差數(shù)據(jù)，同時還可以得到柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡的面形誤差數(shù)據(jù)。這種檢測方案，降低了對柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡的面形精度要求，可以實現(xiàn)柱面發(fā)散鏡、柱面匯聚鏡與待測凹柱面的互檢，既降低了柱面鏡的加工難度，又通過差分減小了柱面的測量誤差，實現(xiàn)了不需要先加工出高精度的檢具才能檢測柱面的技術問題，通過對柱面發(fā)散鏡、柱面匯聚鏡與待測凹柱面的互檢互修實現(xiàn)柱面的高精度測量。
[0006]具體的本發(fā)明技術方案的關鍵步驟依次如下:
[0007]步驟I)采集柱面發(fā)散鏡3與待測凹柱面I組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置用于提供平行光的干涉儀、用于將平行光調(diào)制成柱面波的柱面發(fā)散鏡3以及待測凹柱面I，其中待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面發(fā)散鏡3形成的虛焦線2位置重合，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wa的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wa中攜帶有柱面發(fā)散鏡3的波面誤差W3與待測凹柱面I的波面誤差Wi;
[0008]步驟2)采集柱面匯聚鏡4與待測凹柱面I組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置步驟I)所述的干涉儀、用于將平行光調(diào)制成柱面波的柱面匯聚鏡4、步驟I)所述待測凹柱面I，其中待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面匯聚鏡4形成的焦線2位置重合，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wb的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wb中攜帶有柱面匯聚鏡4的波面誤差W4與待測凹柱面I的波面誤差Wi;
[0009]步驟3)采集柱面發(fā)散鏡3與柱面匯聚鏡4組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置步驟I)所述的干涉儀、步驟I)所述的柱面發(fā)散鏡3、步驟2)所述的柱面匯聚鏡4以及平面標準反射鏡5，其中柱面匯聚鏡4的焦線2位置與柱面發(fā)散鏡3的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡4用于將發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡5放置于柱面匯聚鏡4之后用于將平行光返回，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的攜帶有柱面發(fā)散鏡3的波面誤差W3和柱面匯聚鏡4的波面誤差W4信息的波面Wc干涉圖樣數(shù)據(jù)；
[0010]步驟4)數(shù)據(jù)處理獲取面形誤差的步驟:將上述三次測量分別得到波面WA、WB、Wc通過波面復原算法以及數(shù)據(jù)差分算法恢復出待測凹柱面1、柱面發(fā)散鏡3、柱面匯聚鏡4的面形誤差數(shù)據(jù)。
[0011]優(yōu)選技術方案:
[0012]為了便于后期數(shù)據(jù)處理，步驟3)中的柱面發(fā)散鏡3與步驟I)中的柱面發(fā)散鏡3在光軸上位置相同，步驟3)中的柱面匯聚鏡4與步驟2)中的柱面匯聚鏡4繞其焦線的空間旋轉(zhuǎn)角為180度，柱面匯聚鏡4位置位于其焦線與柱面發(fā)散鏡3虛焦線重合處；
[0013]波面復原算法為傅里葉變換法、多路徑積分法或澤尼克擬合法;數(shù)據(jù)差分算法為Wi= (Wa+Wb-Wc ) /2, W3 = (Wa+Wc-Wb ) /2 ,W4= (Wb+Ma)/2。
[0014]上述技術方案中，沿光軸方向看，待測凹柱面放置在柱面發(fā)散鏡的虛焦線2后端，原則上可以檢測任意曲率半徑的柱面，實際檢測時還需要考慮反射光的光強，條紋對比度等因素;對于大口徑的待測凹柱面，可以使用拼接測量的辦法，在待測凹柱面上規(guī)劃處多個子孔徑柱面，通過分別對每一個子孔徑柱面測量結(jié)果的拼接實現(xiàn)對大口徑的柱面測量。
[0015]上述步驟2)中為了便于調(diào)整光路，可以選用三維平移配合三維旋轉(zhuǎn)的調(diào)整架，將柱面匯聚鏡4固定在轉(zhuǎn)臺10上，轉(zhuǎn)臺固定在調(diào)整架上，通過調(diào)整架與轉(zhuǎn)臺姿態(tài)調(diào)整使平行光通過柱面匯聚鏡4的形成的焦線2與待測凹柱面I的曲率中心線位置重合。
[0016]上述步驟3)中，將轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)180度，并使用調(diào)整架將柱面匯聚鏡4的焦線調(diào)整與柱面發(fā)散鏡3虛焦線重合。
[0017]上述的柱面發(fā)散鏡3或柱面匯聚鏡4可以選用標準柱面透鏡、將平行光匯聚成柱面的計算全息片、單片用于將平行光調(diào)制成柱面的透鏡或者由多片透鏡組成的柱面匯聚系統(tǒng)，柱面發(fā)散鏡3可以在以上類型中任選一個與柱面匯聚鏡4組合，反之亦然，當然柱面發(fā)散鏡也不僅限于上述幾種類型，其他能起到將平行光調(diào)制成柱面波的裝置都可使用。
[0018]基于上述的柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，本發(fā)明還提供了一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置。
[0019]—種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置，包括水平基板11，設置于水平基板11上的調(diào)整架6、調(diào)整架7、調(diào)整架8，固定在調(diào)整架7上的水平轉(zhuǎn)臺10，設置于調(diào)整架6上的柱面發(fā)散鏡3，設置于轉(zhuǎn)臺10上的柱面匯聚鏡4，裝夾在調(diào)整架7上的待測凹柱面I與平面標準反射鏡5；
[0020]其特征在于:柱面發(fā)散鏡3與柱面匯聚鏡4以及平面標準反射鏡5共光軸，構成第一組合測試區(qū)9;柱面發(fā)散鏡3與待測凹柱面I共光軸，構成第二組合測試區(qū)12;柱面匯聚鏡4與待測凹柱面I共光軸，構成第三組合測試區(qū)13;
[0021]其中第一組合測試區(qū)9中柱面匯聚鏡4放置于柱面發(fā)散鏡3的后端且柱面匯聚鏡4的焦線2位置與柱面發(fā)散鏡3的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡4用于將發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡5放置于柱面匯聚鏡4的后端用于將平行光返回；
[0022]其中第二組合測試區(qū)12中待測凹柱面I放置在柱面發(fā)散鏡3的后端且待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面發(fā)散鏡3形成的虛焦線2位置重合；
[0023]其中第三組合測試區(qū)13中待測凹柱面I放置于柱面匯聚鏡4的后端且待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面匯聚鏡4形成的焦線2位置重合；
[0024]第一組合測試區(qū)9中柱面匯聚鏡4與第三組合測試區(qū)13的中柱面匯聚鏡4沿其焦線方向的空間旋轉(zhuǎn)角為180度，待測凹柱面I的曲率半徑R大于柱面發(fā)散系統(tǒng)3的焦距f。
[0025]該裝置還可以包括用于提供平行光源的數(shù)字波面干涉儀，干涉儀分別與組合測試區(qū)9、組合測試區(qū)12、組合測試區(qū)13中的光學元件共光軸。
[0026]所述的柱面發(fā)散系統(tǒng)3與柱面匯聚系統(tǒng)4的位置可以互換，在實際使用時，柱面發(fā)散系統(tǒng)和柱面匯聚系統(tǒng)的位置可以互換。
[0027]優(yōu)選技術方案:所述待測凹柱面I的前表面為柱面后表面為平面且柱面與所述平面共光軸;這種平柱結(jié)構的柱面中后表面的平面可以取代第一組合測試區(qū)中的平面標準反射鏡5，直接將平行光返回。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點:(I)不需要事先加工出高精度的用于產(chǎn)生柱面波檢具如標準柱面透鏡或計算全息圖，減小了檢具本身的加工檢測難度；(2)通過一個柱面發(fā)散鏡與一個柱面匯聚鏡與柱面鏡組合互檢減小了測量時的系統(tǒng)誤差。運用本裝置可以實現(xiàn)對凹面柱面鏡或者柱面發(fā)散鏡的高精度檢測。
【附圖說明】
[0029]圖1.標準柱面法檢測圓柱面光路示意圖；
[0030]圖2.第一組合測試區(qū)柱面發(fā)散鏡與待測凹柱面組合結(jié)構示意圖；
[0031]圖3.第二組合測試區(qū)柱面匯聚鏡與待測凹柱面組合結(jié)構示意圖；
[0032]圖4.第三組合測試區(qū)柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡組合結(jié)構示意圖；
[0033]其中:
[0034]I為待測凹柱面；
[0035]2為焦線(虛焦線)；
[0036]3為用于將平行光調(diào)制成發(fā)散柱面波的柱面發(fā)散鏡；
[0037]4為另一個用于將平行光調(diào)制成匯聚柱面波的柱面匯聚鏡；
[0038]5為平面標準反射鏡；
[0039]6-8為調(diào)整架；
[0040]9為第一組合測試區(qū)；
[0041]10為轉(zhuǎn)臺；
[0042]11為水平基板；
[0043]12為第二組合測試區(qū)；
[0044]13為第三組合測試區(qū)；
[0045]14為標準柱面透鏡。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明“柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法及裝置”做進一步描述。
[0047]實施例一:一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，包括如下步驟:
[0048]步驟I)采集柱面發(fā)散鏡3與待測凹柱面I組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:如圖3所示，沿光軸方向依次設置商用的數(shù)字波面干涉儀，干涉儀的標準鏡頭選用4英寸平面標準鏡用于提供平行光;柱面發(fā)散鏡3的焦距為-100mm，將平行光波面匯聚成柱面波并相交于焦線2處;待測凹柱面I為凹面柱面其曲率半徑為300_，調(diào)整待測凹柱面的位置使其曲率中心線和焦線2位置重合;調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wa的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wa中攜帶有柱面發(fā)散鏡3的波面誤差W3與待測凹柱面I的波面誤差W1;
[0049]步驟2)采集柱面匯聚鏡4與待測凹柱面I組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:如圖4所示，將柱面發(fā)散鏡3替換為另一塊柱面匯聚鏡4，焦距為100mm，并重復步驟I)，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wb的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wb中攜帶有柱面匯聚鏡4的波面誤差W4與待測凹柱面I的波面誤差W1;
[0050]步驟3)采集柱面發(fā)散鏡3與柱面匯聚鏡4組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:如圖2所示，沿光軸方向依次設置步驟I)所述的干涉儀、步驟I)所述的柱面發(fā)散鏡3、步驟2)所述的柱面匯聚鏡4以及平面標準反射鏡5，其中柱面匯聚鏡4的焦線2位置與柱面發(fā)散鏡3的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡4用于將通過焦線2后的發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡5放置于柱面匯聚鏡4之后用于將平行光返回，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的攜帶有柱面發(fā)散鏡3的波面誤差W3和柱面匯聚鏡4的波面誤差W4信息的波面Wc干涉圖樣數(shù)據(jù)；
[0051]步驟4)數(shù)據(jù)處理獲取面形誤差的步驟:將上述三次測量分別得到波面WA、WB、Wc通過波面復原算法以及數(shù)據(jù)差分算法恢復出待測凹柱面1、柱面發(fā)散鏡3、柱面匯聚鏡4的面形誤差數(shù)據(jù)。
[0052]實施例二:為了便于數(shù)據(jù)處理，在實施例一的基礎上，其步驟3)中的柱面發(fā)散鏡
(3)與步驟I)中的柱面發(fā)散鏡(3)在光軸上位置相同，步驟3)中的柱面匯聚鏡(4)與步驟2)中的柱面匯聚鏡(4)繞其焦線的空間旋轉(zhuǎn)角為180度，柱面匯聚鏡(4)位置位于其焦線與柱面發(fā)散鏡3虛焦線重合處;所述步驟4)中，波面復原算法為傅里葉變換法、多路徑積分法或澤尼克擬合法;數(shù)據(jù)差分算法為 Wi= (Wa+Wb-Wc ) /2, W3 = (Wa+Wc-Wb ) /2 ,W4= (Wb+Wc_Wa)/2。
[0053]實施例三:在實施例一基礎上的柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其中的待測凹柱面也可以為柱面匯聚鏡鏡；用一個柱面發(fā)散鏡與兩個柱面匯聚鏡實現(xiàn)彼此之間的互檢;待測凹柱面為大口徑柱面時，在大口徑柱面上規(guī)劃若干個子孔徑，通過對每個子孔徑單獨測量最后用數(shù)據(jù)拼接算法實現(xiàn)對大口徑柱面的檢測。
[0054]實施例四:一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置，如圖2所示，包括水平基板11，設置于水平基板11上的調(diào)整架6、調(diào)整架7、調(diào)整架8，固定在調(diào)整架7上的水平轉(zhuǎn)臺10，設置于調(diào)整架6上的柱面發(fā)散鏡3，設置于轉(zhuǎn)臺10上的柱面匯聚鏡4，裝夾在調(diào)整架7上的待測凹柱面I與平面標準反射鏡5;
[0055]柱面發(fā)散鏡3與柱面匯聚鏡4以及平面標準反射鏡5共光軸，構成第一組合測試區(qū)9;柱面發(fā)散鏡3與待測凹柱面I共光軸，構成第二組合測試區(qū)12;柱面匯聚鏡4與待測凹柱面I共光軸，構成第三組合測試區(qū)13;
[0056]其中第一組合測試區(qū)9中柱面匯聚鏡4放置于柱面發(fā)散鏡3的后端且柱面匯聚鏡4的焦線2位置與柱面發(fā)散鏡3的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡4用于將通過焦線2后的發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡5放置于柱面匯聚鏡4的后端用于將平行光返回；
[0057]其中第二組合測試區(qū)12中待測凹柱面I放置在柱面發(fā)散鏡3的后端且待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面發(fā)散鏡3形成的虛焦線2位置重合；
[0058]其中第三組合測試區(qū)13中待測凹柱面I放置于柱面匯聚鏡4的后端且待測凹柱面I的曲率中心線和平行光通過柱面匯聚鏡4形成的焦線2位置重合；
[0059]第一組合測試區(qū)9中柱面匯聚鏡4與第三組合測試區(qū)13的中柱面匯聚鏡4沿其焦線方向的空間旋轉(zhuǎn)角為180度。
[0060]本發(fā)明借助一個柱面發(fā)散鏡與一個柱面匯聚鏡通過組合互檢實現(xiàn)了高精度測量，優(yōu)點是避免了檢測柱面時其所使用的檢具本身的面形測試難題，通過差分算法可以有效地降低柱面發(fā)散鏡的加工精度要求;此外柱面發(fā)散鏡與柱面匯聚鏡可以在標準柱面透鏡、計算全息片、單片用于將平行光調(diào)制成柱面的透鏡或者由多片透鏡組成的柱面匯聚系統(tǒng)等結(jié)構中任意選擇，具有較大的靈活性;還可以使用本發(fā)明結(jié)合拼接算法實現(xiàn)對于大口徑的柱面的檢測。
【主權項】
1.一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其特征在于包括: 步驟I)采集柱面發(fā)散鏡(3)與待測凹柱面(I)組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置用于提供平行光的干涉儀、用于將平行光調(diào)制成發(fā)散柱面波的柱面發(fā)散鏡(3)以及待測凹柱面(I)，其中待測凹柱面(I)的曲率中心線和平行光通過柱面發(fā)散鏡(3)形成的虛焦線(2)位置重合，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wa的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wa中攜帶有柱面發(fā)散鏡(3)的波面誤差W3與待測凹柱面(I)的波面誤差W1; 步驟2)采集柱面匯聚鏡(4)與待測凹柱面(I)組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置步驟I)所述的干涉儀、用于將平行光調(diào)制成柱面波的柱面匯聚鏡(4)、步驟I)所述待測凹柱面(I)，其中待測凹柱面(I)的曲率中心線和平行光通過柱面匯聚鏡(4)形成的焦線(2)位置重合，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的被檢波面Wb的干涉圖樣數(shù)據(jù)，其中被檢波面Wb中攜帶有柱面匯聚鏡(4)的波面誤差W4與待測凹柱面(I)的波面誤差W1; 步驟3)采集柱面發(fā)散鏡(3)與柱面匯聚鏡(4)組合波面誤差數(shù)據(jù)步驟:沿光軸方向依次設置步驟I)所述的干涉儀、步驟I)所述的柱面發(fā)散鏡(3)、步驟2)所述的柱面匯聚鏡(4)以及平面標準反射鏡(5)，其中柱面匯聚鏡(4)的焦線(2)位置與柱面發(fā)散鏡(3)的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡(4)用于將發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡(5)放置于柱面匯聚鏡(4)之后用于將平行光返回，調(diào)整使光軸上各個光學元件共光軸，使用干涉儀測量獲得平行光參考波面與返回干涉儀的攜帶有柱面發(fā)散鏡(3)的波面誤差W3和柱面匯聚鏡(4)的波面誤差W4信息的波面Wc干涉圖樣數(shù)據(jù)； 步驟4)數(shù)據(jù)處理獲取面形誤差的步驟:將上述三次測量分別得到波面WA、WB、WdI過波面復原算法以及數(shù)據(jù)差分算法恢復出待測凹柱面(I)、柱面發(fā)散鏡(3)、柱面匯聚鏡(4)的面形誤差數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其特征在于步驟3)中的柱面發(fā)散鏡(3)與步驟I)中的柱面發(fā)散鏡(3)在光軸上位置相同，步驟3)中的柱面匯聚鏡(4)與步驟2)中的柱面匯聚鏡(4)繞其焦線的空間旋轉(zhuǎn)角為180度，柱面匯聚鏡(4)位置位于其焦線與柱面發(fā)散鏡(3)虛焦線重合處。3.根據(jù)權利要求2所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，所述步驟4)中，波面復原算法為傅里葉變換法、多路徑積分法或澤尼克擬合法;數(shù)據(jù)差分算法SW1 = (W^Wb-Wc)/2,W3= (Wa+Wc-Wb )/2,W4= ( Wb+Ma) /2。4.根據(jù)權利要求1所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，所述的待測凹柱面(I)可以替換為柱面匯聚鏡。5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其特征在于:步驟2)中的柱面匯聚鏡(4)固定在轉(zhuǎn)臺(10)上，轉(zhuǎn)臺固定在調(diào)整架(7)上，通過調(diào)整架(7)與轉(zhuǎn)臺(10)姿態(tài)調(diào)整使平行光通過柱面匯聚鏡(4)的形成的焦線(2)與待測凹柱面(I)的曲率中心線位置重合。6.根據(jù)權利要求5所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其特征在于:步驟3)中，將步驟2)中固定有柱面匯聚鏡(4)的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)180度，并使用調(diào)整架將柱面匯聚鏡(4)的焦線調(diào)整與柱面發(fā)散鏡(3)虛焦線重合。7.根據(jù)權利要求5所述的一種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測方法，其特征在于:所述的柱面發(fā)散鏡(3)或柱面匯聚鏡(4)可以選用標準柱面透鏡、計算全息片、單片用于將平行光調(diào)制成柱面的透鏡或者由多片透鏡組成的柱面系統(tǒng)。8.—種凹柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置，包括水平基板(11)，設置于水平基板(11)上的調(diào)整架(6)、調(diào)整架(7)、調(diào)整架(8)，固定在調(diào)整架(7)上的水平轉(zhuǎn)臺(10)，設置于調(diào)整架(6)上的柱面發(fā)散鏡(3)，設置于轉(zhuǎn)臺(10)上的柱面匯聚鏡(4)，裝夾在調(diào)整架(7)上的待測凹柱面(I)與平面標準反射鏡(5); 其特征在于:柱面發(fā)散鏡(3)與柱面匯聚鏡(4)以及平面標準反射鏡(5)共光軸，構成第一組合測試區(qū)(9);柱面發(fā)散鏡(3)與待測凹柱面(I)共光軸，構成第二組合測試區(qū)(12);柱面匯聚鏡(4)與待測凹柱面(I)共光軸，構成第三組合測試區(qū)(13); 其中第一組合測試區(qū)(9)中柱面匯聚鏡(4)放置于柱面發(fā)散鏡(3)的后端且柱面匯聚鏡(4)的焦線(2)位置與柱面發(fā)散鏡(3)的虛焦線位置重合，柱面匯聚鏡(4)用于將發(fā)散光線重新調(diào)制為平行光，平面標準反射鏡(5)放置于柱面匯聚鏡(4)的后端用于將平行光返回； 其中第二組合測試區(qū)(12)中待測凹柱面(I)放置在柱面發(fā)散鏡(3)的后端且待測凹柱面(I)的曲率中心線和平行光通過柱面發(fā)散鏡(3)形成的虛焦線(2)位置重合； 其中第三組合測試區(qū)(13)中待測凹柱面(I)放置于柱面匯聚鏡(4)的后端且待測凹柱面(I)的曲率中心線和平行光通過柱面匯聚鏡(4)形成的焦線(2)位置重合； 第一組合測試區(qū)(9)中柱面匯聚鏡(4)與第三組合測試區(qū)(13)的中柱面匯聚鏡(4)沿其焦線方向的空間旋轉(zhuǎn)角為180度，待測凹柱面(I)的曲率半徑R大于柱面發(fā)散系統(tǒng)(3)的焦距fo9.根據(jù)權利要求8所述的柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置，其特征在于:還包括用于提供平行光源的數(shù)字波面干涉儀，干涉儀分別與組合測試區(qū)(9)、組合測試區(qū)(12)、組合測試區(qū)(13)中的光學元件共光軸。10.根據(jù)權利要求8或9所述的柱面及柱面發(fā)散鏡的檢測裝置，所述待測凹柱面(I)的背面為平面且凹柱面與所述平面共光軸。
【文檔編號】G01B11/24GK105890543SQ201610504619
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】郭培基, 陳曦, 范建彬
【申請人】蘇州大學