专利名称：一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦度的装置及其测量方法
技术领域：
本发明属于光学检测领域，涉及一种检测光波阵列面以及具光学反射面表面平坦 度等的方法。
背景技术：
目前光波阵列面检测的方法，主要有干涉测量、哈特曼传感器测量以及哈特曼夏 克传感器测量等方法；光学反射面表面平坦度的检测，多使用干涉的方法。对于干涉方法， 会受到面积的限制。而哈特曼和哈特曼夏克法分别采用了小孔径光阑和透镜阵列，应用中 对其孔径光阑以及透镜阵列的制造要求精度很高，且每个单元的参数并不能做到完全一 致，所以会引入相应误差。
发明内容
本发明将提供一种光波阵列面以及光学反射面表面平坦度的测量方法。这种测量 方法的测量范围很宽，并不受测试面积的限制，对口径较大的光波阵列面或者面积较大的 光学反射面表面平坦度尤为擅长。本发明为解决上述技术问题，提供了一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦 度的装置及其测量方法，本发明所采用的具体技术方案如下一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦度的装置，该装置包括光管和置于光 管正前方的分光装置。基于所述装置的测量方法，其特征在于，包括下述步骤(1)在光管和待测区域之间设置分光装置；所述待测区域是光波阵列面或光学反 射面表面平坦度；(2)通过分光装置将光管发出的单一光束分为若干有角度差的分光束；若待测区 域是测量光学反射面，则转步骤(3)；若待测区域是光波阵列面，则转步骤(4)；(3)将步骤(2)所述分光束射到待测光学反射面；射到待测光学反射面的分光束 经待测光学反射面反射后被探测器接收，探测器根据接收到的反射光束测试出每束光束的 偏转角度和每束光束所对应待测光学反射面的倾斜量，得到光学反射面表面平坦度；(4)设置在光管内部的探测器接收光波阵列面发射出的光波，通过计算光管所接 收到的光波阵列面发生偏转的偏转角度，测得光波阵列面的偏转值；通过所有光管得到的 数值进行计算出光波阵列面。测试中所用仪器是一个具有精密测角功能的光管，原理如下从光管中发出光束， 光束被前方镜面反射后再次进入光管，光束被探测器接收。镜面偏转，则反射光束也会偏转 一定角度并被探测器感知，最终能计算出镜面偏转的角度值。另外，该光管也可以做为一个 光束的接收装置，能够测量出外来光束的偏转角度值。本发明是在光管前面加一分光束装置，它可以将光管发出的一束光分为若干束有
3微小角度差异的光束。对于测量光学反射面表面平坦度，这些光束射在光学反射面表面被 反射后再次经过分光装置回到光管，被探测器接收，可以分别测试出每束光束的偏转角度， 并计算出每束光束所对应区域表面的倾斜量。对于测量光波阵列面，光波通过分光装置后 被分为了不同区域的光波，并被探测器接收，从而可以探测到各个区域光波阵列面的倾斜 量。将这个测试系统安装于平动设备上，能完成扫描测试任务。在测试之前，先将各束光束同时对准一块表面平坦度较好的平面镜，接收反射光 束，并读出这些光束的角度值，并以此时的角度值作为测试零位。此方法虽然是先将一个平 面镜作为基准，由于直径较小的平面镜的表面平坦度可以做到很好，所以测出的角度值精 度较高，且易于实现。测试过程采用扫描方法，在扫描过程中应做到部分扫描区域重合(例如后两束光 束扫描区域为前两束光束在之前一个阶段扫描的区域等方式)，并使扫描的区域最终拼接 缝合为整个待测区域。这样扫描的好处在于，可以通过一部分光束的读值来修正另一部分 光束的读值，这样就可以消除扫描过程中移动所产生的误差。最终全部扫描完成之后，用所 有的读值，便能计算出光波阵列面或者光学反射面表面的平坦度。
图1本发明装置结构图；图2实施中确定四束光束测量基准的方法；图3实施中扫描的第一个位置；图4实施中扫描的第二个位置；其中1为光管，2为分光装置，3为反射镜。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本
发明内容
图1是本发明的结构示意图。对于测量光学反射面而言，由光管1发出一束光，被 分光装置2分为若干束有微小角度差异的光束，这些光束被反射镜3反射，对于不同的反射 区域若倾斜程度不同则反射光束的角度偏转也会不同，这些反射光束偏转角度值被光管接 收并测量，便能计算出反射面不同区域的倾斜程度；对于光波阵列面，则光管本身不发出光 束，光波被分光装置分成若干区域，被被光管接收并测量出不同区域光波面的倾斜量。下面假设分光装置将一束光分为了四束光，并以此为例介绍详细的测试方法。测量之前，首先应使四束光束对准一块表面平坦度较好的平面镜，且接收各自的 反射光束，如图2，并将得到的四个角度值做为各束光束的角度测试的零位。测量时，扫描方式不限，只要求扫描全部待测区域，扫描过程应有部分区域重合， 并且最终所有扫描区域能拼接为待测区域。这里举例说明扫描方式，若测光学反射面表面平坦度，可以从平面的左上端首先 进入前两束光束，如图3，测出值。然后向右移动，使得后两束光束位于前两光束对应的位 置，如图4，读出四个光管的读值。就这样从左向右，自上而下扫描直到全部扫描完成。利 用这种扫描方式，通过计算，可以消除装置在扫描过程中移动所产生的误差。消除误差的步 骤这里以消除一个方向上的误差为例，假设平行设置的前后两个光管在某一步中的一个方向上的读数为0. 1和0. 2，那么如果在扫描到下一步时平动是完美的，那么平行设置的前 后两个光管中在后光管的读数就应该是在前光管上一步的读数即0. 1，但是平动时会产生 误差，所以读数有可能是0.2，那么也就是说此时整个系统由于平动产生了 0. 2-0. 1 = 0.1 的误差，所以对于光管1的读数就应该减去这0. 1的误差，比如读数是0. 4那么就应该是 0. 4-0. 1 = 0. 3 了。对于两个方向上的误差，可以依此类推。最终将测得的所有数据按照国 标GB/T 11337-2004的计算方法进行处理，则可以计算出光学反射面的表面平坦度。若待测区域为光波阵列面，则不需要光管发出光束，直接对光波阵列面进行扫描， 并采集数据，利用与计算光学反射面平坦度相同的数据处理方式，计算出光波阵列面的平 坦度。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求
1.一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦度的装置，其特征在于该装置包括光 管和置于光管正前方的分光装置。
2.基于权利要求1所述装置的测量方法，其特征在于，包括下述步骤(1)在光管和待测区域之间设置分光装置；所述待测区域是光波阵列面或光学反射面 表面平坦度；(2)通过分光装置将光管发出的单一光束分为若干有角度差的分光束；若待测区域是 测量光学反射面，则转步骤(3)；若待测区域是光波阵列面，则转步骤(4)；(3)将步骤(2)所述分光束射到待测光学反射面；射到待测光学反射面的分光束经待 测光学反射面反射后被探测器接收，探测器根据接收到的反射光束测试出每束光束的偏转 角度和每束光束所对应待测光学反射面的倾斜量，得到光学反射面表面平坦度；(4)设置在光管内部的探测器接收光波阵列面，通过计算光管所接收到的各个区域光 波阵列面发生偏转的偏转角度，测得其光波阵列面的偏转值；通过所有光管得到的数值计 算出光波阵列面。
全文摘要
本发明公开了一种测量光波阵列面或光学反射面表面平坦度的装置及其测量方法，本发明在光管前面加一分光束装置，它可以将光管发出的一束光分为若干束有微小角度差异的光束。对于测量光学反射面表面平坦度，这些光束射在光学反射面表面被反射后再次经过分光装置回到光管，被探测器接收，可以分别测试出每束光束的偏转角度，并计算出每束光束所对应区域表面的倾斜量。对于测量光波阵列面，光波通过分光装置后被分为了不同区域的光波，并被探测器接收，从而可以探测到各个区域光波阵列面的倾斜量。将这个测试系统安装于平动设备上，能完成扫描测试任务。
文档编号G01B11/26GK102003950SQ20101052018
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者赵龙, 高文, 黄育争 申请人:西安昂科光电有限公司