的曲率半径等于抛物面的焦距，并且该球面与抛物面一同加工，该辅助凹球面的中心点(抛物面顶点)O与抛物面的顶点重合。调整五维调整架的位置，使光线200经过辅助凹球面镜的表面C反射的光线300回到干涉仪中产生的干涉条纹为零条纹，此时抛物面的光轴即与干涉仪的光轴重合，辅助凹球面柱4的球心与标准球面镜2的焦点F重合。从F点发出的光波(仍然为光线200)经待测金属离轴抛物面镜反射(称为光线600)后平行出射(光线400)到标准平面镜5，然后调整标准平面镜5的二维调整架6，使得平行光(光线500)原路返回到待测金属离轴抛物面镜上，再次经过抛物面反射(光线600)汇聚到焦点F后继续发散入射到标准球面镜的外表面A’，经标准球面镜的外表面A’折射(光线700)回到干涉仪中。斐索干涉仪发出的平行球面单色光100经标准球面镜的内反射面A的反射光线与光线700满足频率相同、振动方向一致、相位差恒定三个条件，从而发生干涉现象，产生干涉条纹。通过斐索干涉仪观察干涉条纹并对干涉条纹进行分析从而得出离轴抛物面表面的面形精度测量结果。
[0056]本发明的离轴抛物面镜面形精度的检测方法，包括如下步骤:
[0057](I)根据待测离轴抛物面镜3的Π数，选择匹配的标准球面镜安装到所述的斐索干涉仪上，具体选择方式如下:
[0058]例如:已知，离轴抛物面镜的半径=50.8mm，离轴量=20mm，焦距=IlOmm
[0059]贝丨J，离轴抛物面镜的口径D= 2* (20+50.8) = 141.6mm
[0060]fI数=抛物面镜的焦距f/离轴抛物面镜的口径D = 110/141.6 = 0.777mm
[0061]所以，f2数< fl 数=0.777mm
[0062]因此，所选标准球面镜的f2 = 0.75mm，然后将待测离轴抛物面镜3和辅助凹球面柱4设于基座盘8上；
[0063](2)调整五维调整架7使基座盘8的上表面处于水平，开启所述斐索干涉仪1，所述斐索干涉仪I发出的光束经所述标准球面镜2全部照射在所述基座盘8上的待测离轴抛物面镜3上；
[0064](3)调整五维调整架7的X方向，使标准球面镜2的中心与所述辅助凹球面镜柱4的中心的连线垂直于基座盘(8)，即使斐索干涉仪I发出的光束中心到第一基准面(101)的距离hi与所述辅助凹球面镜柱4的中心到第二基准面(111)的距离h2—致；其中，第一基准面(101)和第二基准面(111)置于同一平面上，用于辅助定位测试装置；
[0065](4)调整五维调整架7的Z方向，使待辅助凹球面柱4的干涉图为零条纹，此时辅助凹球面柱4的球心与标准球面镜2的焦点F重合，此时所述的斐索干涉仪I输出的球面波经过待测离轴抛物面3反射后平行出射到标准平面镜5上；
[0066](5)调节二维调整架6，使入射到标准平面镜5的平行光原路返回到被测金属离轴抛物面3上，光线经过待测金属抛物面3汇聚到焦点F，回到干涉仪中形成干涉条纹，即得到待测离轴抛物面镜的面形精度；
[0067](6)转动所述基座盘8，对盘中每一个离轴抛物面镜的面形精度进行测量。
[0068]其中，所述待测离轴抛物面镜3和辅助凹球面柱4的加工方法如下:首先，在加工离轴抛物面镜时，在待测离轴抛物面镜3的理论顶点处放置一块以抛物面顶点的法线为旋转轴的、直径20mm的、凹球面的曲率半径与待测离轴抛物面镜3的抛物面焦距相同，并且其顶点位于中心的辅助凹球面柱4，与待测离轴抛物面一同加工，同时加工设备确保辅助凹球面柱4的最低点与抛物面顶点的重合。
[0069]斐索干涉仪是一种比较常用的等厚干涉仪，主要用于检验平面或球面面形。单色光源所发出的光被透镜会聚在圆孔光阑上，光阑位于准直物镜的焦平面上。从准直物镜出射的平行光束，在带有楔度的参考平面的下平面和被测平面的上平面反射回来，再通过准直物镜和物镜在目镜的焦平面上形成圆孔光阑的小孔的两个像。调整待测零件所在的工作台，使两个像重合。如果用望远放大镜代替目镜，就可以在被测平面看到等厚干涉条纹。利用上述斐索干涉仪的工作原理，在本发明的装置中，斐索干涉仪发出的平行球面单色光100经标准球面镜的内反射面A的反射光线与携带了待测金属离轴抛物面B的信息的光线700发生相干叠加，产生干涉条纹，并在斐索干涉仪中观察干涉条纹，即可测得待测金属离轴抛物面镜的面形精度。
[0070]虽然本发明已将较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明的内容，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的主要精神和内容范围内，当可作各种更动与润饰，因此发明的保护范围应以申请专利的实际权利要求范围为准。
【主权项】
1.一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于，该装置由斐索干涉仪(I)、标准球面镜(2)、辅助凹球面柱(4)、基座盘(8)、五维调整架(7)、标准平面镜(5)、二维调整架(6)、承托固定底板(9)、第一底座(10)以及第二底座(11)组成； 所述斐索干涉仪(I)上安装有所述标准球面镜(2)，所述标准球面镜(2)是所述斐索干涉仪(I)的光束输出窗口 ； 所述基座盘(8)位于所述斐索干涉仪(I)的下方，所述基座盘(8)上设有待测离轴抛物面镜⑶和辅助凹球面柱⑷； 所述基座盘(8)设于所述五维调整架(7)顶面； 所述标准平面镜(5)设于所述二维调整架￠)的底面； 所述二维调整架(6)位于所述待测离轴抛物面镜(3)的上方； 所述五维调整架(7)固定于所述承托固定底板(9)上； 所述承托固定板(9)设于所述第二底座(11)上； 所述斐索干涉仪(I)、二维调整架(6)设于所述第一底座(10)上。2.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述基座盘(8)呈圆形，所述辅助凹球面柱(4)设于所述基座盘(8)的中心处，所述待测离轴抛物面镜(3)在所述基座盘(8)的四周呈中心对称分布。3.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述辅助凹球面柱(4)的凹球面曲率半径与所述待测离轴抛物面镜(3)的焦距相等。4.根据权利要求3所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述凹球面的最低点与所述待测离轴抛物面镜(3)的顶点重合。5.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述辅助凹球面柱(4)直径为20-50mm。6.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述二维调整架(6)具有Tip和Tilt 二维调整。7.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述五维调整架(7)具有X、Y、Z、Tip和Tilt五维调整。8.根据权利要求1所述的一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，其特征在于:所述离轴抛物面镜为凹面镜。9.一种利用权利要求1-8任一项所述的检测装置检测离轴抛物面镜面形精度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: (1)根据待测离轴抛物面镜(3)的Π数，选择匹配的标准球面镜安装到所述的斐索干涉仪上，选择方式如下: f I数=抛物面镜的焦距f/离轴抛物面镜的口径D， 口径D = 2*(离轴量+离轴抛物面镜的半径) 所选标准球面镜的f2数小于等于离轴抛物面镜的Π数即可，然后将待测离轴抛物面镜(3)和辅助凹球面柱(4)设于基座盘(8)上； (2)调整五维调整架(7)使基座盘(8)的上表面处于水平，开启所述斐索干涉仪(1)，所述斐索干涉仪(I)发出的光束经所述标准球面镜(2)全部照射在所述基座盘(8)上的待测离轴抛物面镜(3)上； (3)调整五维调整架(7)的X方向，使标准球面镜(2)的中心与所述辅助凹球面镜柱(4)的中心的连线垂直于基座盘(8) ;(4)调整五维调整架(7)的Z方向，使待辅助凹球面柱⑷的干涉图为零条纹，此时辅助凹球面柱⑷的球心与标准球面镜⑵的焦点F重合，此时所述的斐索干涉仪(I)输出的球面波经过待测离轴抛物面镜(3)反射后平行出射到标准平面镜(5)上； (5)调节二维调整架(6)，使入射到标准平面镜(5)的平行光原路返回到被测金属离轴抛物面(3)上，光线经过待测离轴抛物面镜(3)汇聚到焦点F，回到干涉仪中形成干涉条纹，即得到待测离轴抛物面镜的面形精度； (6)转动所述基座盘(8)，对盘中每一个离轴抛物面镜的面形精度进行测量。10.根据权利要求9所述的检测离轴抛物面镜面形精度的方法，其特征在于:所述待测离轴抛物面镜(3)和辅助凹球面柱(4)的加工方法如下: 在加工离轴抛物面镜时，在待测离轴抛物面镜(3)的理论顶点处放置一块以抛物面顶点的法线为旋转轴的、直径20-50mm的、凹球面的曲率半径与待测离轴抛物面镜(3)的抛物面焦距相同，并且其顶点位于中心的辅助凹球面柱(4)，与待测离轴抛物面镜(3) —同加工，同时加工设备确保辅助凹球面柱(4)的最低点与抛物面顶点的重合。
【专利摘要】本发明涉及一种离轴抛物面镜面形精度的检测装置，由斐索干涉仪、标准球面镜、辅助凹球面柱、基座盘、五维调整架、标准平面镜、二维调整架、承托固定底板、第一底座以及第二底座组成；所述斐索干涉仪上安装有所述标准球面镜，所述标准球面镜是所述斐索干涉仪的光束输出窗口；所述基座盘位于所述斐索干涉仪的下方，所述基座盘上设有待测离轴抛物面镜和辅助凹球面柱；所述基座盘设于所述五维调整架顶面；所述标准平面镜设于所述二维调整架的底面；所述二维调整架位于所述待测离轴抛物面镜的上方。本发明的离轴抛物面镜面形精度的检测装置能够快速准确地测量离轴抛物面镜的面形精度。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN105115444
【申请号】CN201510567241
【发明人】施丽敏
【申请人】上海现代先进超精密制造中心有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月8日