专利名称：透镜中心误差干涉测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种透镜中心误差干涉测量系统，用于对球面和轴对称非球面透镜前后表面中心误差进行测量，属于光学测量技术领域。
背景技术：
光学系统各分立元件的对心质量直接关系到整个系统的最终成像质量，它是高质量光学成像系统需解决的主要问题之一。目前的光学中心误差的测量手段仍以光学测量为主。主要有准直测量与干涉比较测量两大类测量方法。干涉比较测量法基于干涉原理，利用被测透镜表面所反射的测量光束与参考光束产生干涉，通过观察与记录干涉条纹的变化情况得到中心误差与干涉条纹移动数目的关系，从而来测量透镜的中心误差。较之于准直测量方法，干涉比较测量方法具有快捷、高精度等优点。长春光学精密机械与物理研究所设计的总装调对心干涉仪即是基于干涉原理来测量球面与轴对称非球面透镜表面的中心误差，该仪器的测量原理如
图1所示。光源(激光器)发出的光经调焦准直镜、偏振片、反射镜及半五棱镜，入射到偏振分束棱镜上，在偏振分束棱镜的分束面上，一部分光透射另一部分光反射，从而形成两束光，这两束光在经过半五棱镜及λ /4波片后入射到反射镜M1和M2上，调整反射镜使光线垂直入射到被检镜的表面，光束按原路返回。光束两次通过λ/4波片，偏振方向改变90°，反射回来的两束光经偏振分束棱镜后又合为一束光，经检偏器发生干涉，用CXD摄像机接收这一干涉条纹，在监视器上观察干涉条纹的变化。测量时，被检镜放在精密转台上，干涉仪放在转台上方的龙门架上。如果被检镜光轴与精密转台的转轴不重合，则在转台转动时，在被检镜的两光点处会有相对位移，在监视器上可观察到条纹发生移动，记录下条纹的移动数目，计算出两光点处的相对位移量，进而可知被检镜的偏心量。该仪器存在以下不足在一次装夹过程中，只能对透镜单个表面的中心误差进行测量，测量效率不高；在单个被测表面中心误差测量过程中，需要两次调整两个反射镜以使得测量光束与被测表面垂直，操作繁琐；在测量过程中，还需要知道两测量光束与透镜表面交点之间的距离，而该距离值的测量不够直观而且精确度也不高；该仪器主要用大口径 (Φ 200mm Φ 500mm)透镜中心误差的测量。
发明内容
本发明的技术问题克服现有技术的不足，提供一种透镜中心误差干涉测量系统， 能够在一次装夹过程中对球面和轴对称非球面透镜前后表面中心误差进行测量，测量效率高，且操作简单。本发明解决上述技术问题的方案是透镜中心误差干涉测量系统包括激光器1、 准直镜2、起偏器3、第一分光镜4、第一 λ /4波片5、参考反射镜6、第二分光镜7、上遮光片 8、上可调反射镜9、下可调反射镜10、固定反射镜11、下遮光片12、第二 λ/4波片13、检偏器14、成像镜头15、CXD相机16、计算机17及精密回转工作台18 ；激光器1发出的激光束经准直镜2扩束后，经起偏器3变成线偏振光，该偏振光束经第一分光镜4将入射光束分为参考光束与测量光束，所述参考光束经第一 λ /4波片5，入射到参考反射镜6上，并被参考反射镜6反射，参考光束两次通过第一 λ/4波片5后偏正方向改变90° ；所述测量光束经第二 λ/4波片13和第二分光镜7分为上下两束测量光束，分别用于被测透镜19上下表面中心误差的测量；当打开上遮光片8而关闭下遮光片12时，上测量光束经上可调反射镜9 垂直入射到被测透镜19的上表面并沿原路返回，上测量光束两次通过第二 λ /4波片13后偏振方向改变90°，并与参考光束汇合并发生干涉；当打开上遮光片8而关闭下遮光片12 时，下测量光束经固定反射镜11和下可调反射镜10垂直入射到被测透镜19的下表面并沿原路返回，下测量光束两次通过第二 λ/4波片13后偏振方向改变90°，并与参考光束汇合并发生干涉；前述干涉光束经检偏器14后得到相应的干涉条纹，经过成像镜头15成像后， 干涉条纹被CCD相机16接收，然后转动精密回转工作台18，通过观察计算机17显示和记录的干涉条纹的变化，计算得出透镜前后表面中心误差的测量结果；其中上遮光片8和下遮光片12用于测量光束的选择。本发明的原理将激光器发出的激光束分为参考光束和测量光束，通过调整可调反射镜使得测量光束垂直入射到被测透镜表面而被原路返回并与参考光束发生干涉，当被测透镜表面存在中心误差时，在透镜绕精密转台轴线回转的过程中，会引起参考光束与测量光束之间光程差的变化从而引起干涉条纹的移动，通过观察与记录干涉条纹移动的方向与数目的变化，再经过数学计算即可得到光程差、被测透镜表面中心误差与干涉条纹移动数目三者之间的关系。本发明的中心误差计算方法如图3所示，α表示垂直入射到被测透镜表面的测量光束与水平面的夹角，θ表示测量光束与水平面的夹角，L表示被测点到精密回转工作台轴线的距离，R表示被测透镜表面的曲率半径，H表示在精密转台回转过程中，被测点高度的变化，Δ表示在精密回转工作台18回转一周的过程中，被测透镜表面的中心沿精密回转工作台18径向的最大位移量。由图中关系可得α = π-2 θ，在AO1O2A中利用余弦定理有(R+H)2 = R2+ Δ 2-2R Δ cos ( π - α ) = R2+Δ 2_2R Δ cos 2 θ由于Δ为极小量，故略去A2项，可解得
权利要求
1.透镜中心误差干涉测量系统，其特征在于包括激光器(1)、准直镜(2)、起偏器(3)、 第一分光镜(4)、第一 λ/4波片(5)、参考反射镜(6)、第二分光镜(7)、上遮光片(8)、上可调反射镜(9)、下可调反射镜(10)、固定反射镜(11)、下遮光片(12)、第二 λ/4波片(13)、 检偏器(14)、成像镜头(15)、CCD相机(16)、计算机(17)及精密回转工作台(18)；激光器 (1)发出的激光束经准直镜(2)扩束后，经起偏器(3)变成线偏振光，该偏振光束经第一分光镜(4)将入射光束分为参考光束与测量光束，所述参考光束经第一 λ/4波片(5)，入射到参考反射镜(6)上，并被参考反射镜(6)反射，参考光束两次通过第一 λ/4波片(5)后偏正方向改变90° ；所述测量光束经第二 λ/4波片(13)和第二分光镜(7)分为上下两束测量光束，分别用于被测透镜(19)上下表面中心误差的测量；当打开上遮光片(8)而关闭下遮光片(12)时，上测量光束经上可调反射镜(9)垂直入射到被测透镜(19)的上表面并沿原路返回，上测量光束两次通过第二 λ/4波片(13)后偏振方向改变90°，并与参考光束汇合并发生干涉；当打开上遮光片(8)而关闭下遮光片(12)时，下测量光束经固定反射镜(11)和下可调反射镜(10)垂直入射到被测透镜(19)的下表面并沿原路返回，下测量光束两次通过第二 λ/4波片(13)后偏振方向改变90°，并与参考光束汇合并发生干涉；前述干涉光束经检偏器(14)后得到相应的干涉条纹，经过成像镜头(15)成像后，干涉条纹被 CCD相机(16)接收，然后转动精密回转工作台(18)，通过观察计算机(17)显示和记录的干涉条纹的变化，计算得出透镜前后表面中心误差的测量结果；其中上遮光片(8)和下遮光片(12)用于测量光束的选择。
全文摘要
透镜中心误差干涉测量系统，包括激光器、准直镜、起偏器、第一分光镜、第二分光镜、第一λ/4波片、参考反射镜、上可调反射镜、下可调反射镜、下固定反射镜、上固定反射镜、第二λ/4波片、检偏器、上遮光片、下遮光片、成像镜头、CCD相机、计算机及精密回转工作台。本发明能够在一次装夹过程中对球面和轴对称非球面透镜前后表面中心误差进行测量，测量效率高，且操作简单。
文档编号G01B9/02GK102175142SQ201110036678
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月12日 优先权日2011年2月12日
发明者汪宝旭, 蒋世磊 申请人:中国科学院光电技术研究所