专利名称：光学元件旋转定位夹具及旋转定位方法
技术领域：
本发明涉及光学元件检测，一种用于绝对检验中承载测试光学元件的光学元件旋转定位夹具及旋转定位方法。
背景技术：
以大型空间望远镜、激光惯性约束核聚变装置、极大规模集成电路制造系统为代表的现代光学系统对光学元件的质量有着极高的要求。光学元件的质量往往决定了整个光学系统的性能，因此光学元件检测技术是构建现代光学系统的基础。绝对检验消除了参考面面形误差和干涉仪系统误差的影响，得到被测面面形的绝对值，可以用于标准面形的定标，基本满足了现代光学制造的高精度面形检测需求。
在绝对检验过程中，需要对被测光学元件进行旋转，如标准的三平面互检每测一条直线上的面形数据就需要进行一次旋转(见在先技术G. Schulz etc. ,Establishing an optical flatness standard, Applied Optics，1976，1(K4))，奇偶函数法需要进行 45°、 90°、180° 旋转(见在先技术Chiayu Ai etc. , Absolute testing of flats by using even and odd functions, Applied Optics, 1993，32 U5))，旋转对称法(见在先技术 Klaus R. Freischlad, Absolute interferometric testing based on reconstruction of rotational shear, Applied Optics，2001，40 (10))和镜面对称法(见在先技术Ulf Griesmann, Three-flat test solutions based on simple mirror symmetry, Applied Optics, 2006,45 (10))则需要进行多次旋转。因此，旋转台是绝对检验被测光学元件夹具的必要组成部分。
旋转台的旋转偏心误差是影响绝对检验精度的重要因素(见在先技术徐洋等平面面形绝对检验技术测量误差分析，中国激光，2011,38 (10))。采用旋转偏心小的高精密旋转台能够实现高的绝对检验精度，但是也提高了系统成本。高精度旋转台一般重量和体积都偏大，致使绝对检验夹具机械结构复杂化。发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种光学元件旋转定位夹具及旋转定位方法，以消除绝对检验过程中被测光学元件的旋转偏心误差，提高检测精度。该夹具具有结构简单，成本低的优点，解决了目前绝对检验方法对高精度旋转台的依赖问题。
本发明的技术解决方案如下
—种用于绝对检验的光学元件旋转定位夹具，其特点在于由旋转定位标记板、旋转台和二维偏心调节台组成，所述的二维偏心调节台具有一个供所述的旋转台安装的凹形圆盘和在该凹形圆盘的两个相互垂直的方向设有两个调节旋钮，所述的旋转台具有供被测光学元件安装的筒形槽口，该筒形槽口的边口具有内螺纹，所述的旋转定位标记板通过其外螺纹旋入所述的旋转台筒形槽口的内螺纹，所述旋转台的旋转轴通过所述旋转定位标记板的中心。
所述旋转台与所述二维偏心调节台具有相对旋转的自由度，但在与旋转轴垂直的平面内无相对二维运动。
所述的旋转定位标记板由通光区和标记区两部分组成；所述的通光区是指光能无干扰地通过的区域；所述的标记区具有至少3个旋转定位标记。
所述的旋转定位标记是圆形、三角形，或矩形的透光或不透光特征标记；圆形特征标记的圆心位置，三角形特征标记的顶点位置，矩形特征标记的中心位置等特征点位置称为旋转定位标记的位置；所有旋转定位标记的位置都在以旋转定位标记板的中心为圆心的圆上。
所述的旋转台外周与所述的二维偏心调节台的相邻位置具有旋转刻度，用来确定旋转角度。
利用所述旋转定位夹具对被测光学元件进行旋转定位的方法，其特征在于包括下列步骤
①安装被测光学元件
将被测光学元件安装在所述旋转台的筒形槽内，使被测光学元件的被测面朝外， 并与所述的旋转台的旋转轴垂直，然后将所述的旋转定位标记板的外螺纹旋入旋转台筒形槽口的内螺纹并压在所述的被测光学元件上锁定；
②装校旋转定位夹具
将所述的旋转定位夹具安装在绝对检验干涉测量系统的出瞳前方，调节所述旋转定位夹具使被测光学元件的被测面在绝对检验干涉测量系统中清晰成像；
③确定原始旋转定位标记板的中心
由干涉测量系统出射的探测光经被测光学元件的被测面反射的反射光与干涉测量系统中的参考光干涉，形成干涉图样，利用干涉测量系统中CCD探测器采集所述的干涉图样，通过干涉测量系统进行图像处理，识别至少3个旋转定位标记的位置坐标(Xi，yi)，其中i = 1，2，3，. . .，m，m为旋转定位标记的数量；所述的旋转定位标记的位置都在以旋转定位标记板的中心为圆心的圆上，由所获得的旋转定位标记的位置坐标通过下列最/J 合，得到旋转定位标记板的中心坐标(x。，y。)乘拟
权利要求
1.一种用于绝对检验的光学元件旋转定位夹具，其特征在于由旋转定位标记板 (101)、旋转台(10 和二维偏心调节台(10 组成，所述的二维偏心调节台(10 具有一个供所述的旋转台(10 安装的凹形圆盘和在该凹形圆盘的两个相互垂直的方向设有两个调节旋钮(103A、I(XBB)，所述的旋转台(10 具有供被测光学元件( 安装的筒形槽口， 该筒形槽口的边口具有内螺纹，所述的旋转定位标记板(101)通过其外螺纹旋入所述的旋转台(10 筒形槽口的内螺纹，所述旋转台(10 的旋转轴通过所述旋转定位标记板(101) 的中心。
2.根据权利要求1所述的光学元件旋转定位夹具，其特征在于所述旋转台(10 与所述二维偏心调节台(10 具有相对旋转的自由度，但在与旋转轴垂直的平面内无相对二维运动。
3.根据权利要求1所述的光学元件旋转定位夹具，其特征在于所述的旋转定位标记板(101)由通光区(101-TR)和标记区(101-MR)两部分组成；所述的通光区是指光能无干扰地通过的区域；所述的标记区(101-MR)具有至少3个旋转定位标记。
4.根据权利要求3所述的光学元件旋转定位夹具，其特征在于，所述的旋转定位标记是圆形、三角形，或矩形的透光或不透光特征标记；圆形特征标记的圆心位置，三角形特征标记的顶点位置，矩形特征标记的中心位置等特征点位置称为旋转定位标记的位置；所有旋转定位标记的位置都在以旋转定位标记板的中心为圆心的圆上。
5.根据权利要求1或2所述的光学元件旋转定位夹具，其特征在于所述的旋转台(102)外周与所述的二维偏心调节台(10 的相邻位置具有旋转刻度，用来确定旋转角度。
6.利用所述旋转定位夹具对被测光学元件进行旋转定位的方法，其特征在于包括下列步骤①安装被测光学元件将被测光学元件( 安装在所述旋转台(10 的筒形槽内，使被测光学元件的被测面朝外，并与所述的旋转台的旋转轴垂直，然后将所述的旋转定位标记板(101)的外螺纹旋入旋转台(10 筒形槽口的内螺纹并压在所述的被测光学元件( 上锁定；②装校旋转定位夹具将所述的旋转定位夹具(1)安装在绝对检验干涉测量系统(3)的出瞳前方，调节所述旋转定位夹具(1)使被测光学元件O)的被测面在绝对检验干涉测量系统中清晰成像；③确定原始旋转定位标记板的中心由干涉测量系统⑶出射的探测光经被测光学元件⑵的被测面反射的反射光与干涉测量系统中的参考光干涉，形成干涉图样，利用干涉测量系统中CCD探测器采集所述的干涉图样，通过干涉测量系统进行图像处理，识别至少3个旋转定位标记的位置坐标(Xi，yi)， 其中i = 1，2，3，. . .，m，m为旋转定位标记的数量；所述的旋转定位标记的位置都在以旋转定位标记板的中心为圆心的圆上，由所获得的旋转定位标记的位置坐标通过下列最小二乘拟合，得到旋转定位标记板的中心坐标(x。，y。)
全文摘要
一种用于绝对检验中光学元件旋转定位夹具及旋转定位方法，所述的光学元件旋转定位夹具由旋转定位标记板、旋转台、二维偏心调节台组成。本发明具有结构简单，成本低的特点，解决了目前绝对检验方法对高精度旋转台的依赖问题。
文档编号G01B11/24GK102519389SQ20111039129
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者唐锋, 徐洋, 王向朝, 王渤帆 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所