用于非球面测量的波长扫描干涉仪及方法

摘要

本发明公开了一种用于非球面测量的波长扫描干涉仪及方法，包括一套可调谐激光器作为光源，一个泰曼—格林干涉仪用于产生干涉条纹，一个平移台用于沿光轴扫描光程差，一个用于将干涉数据转为数字信号并传入计算机的图像卡，以及一个用于同步CCD相机和平移台动作的数据卡。与传统非球面测量方法不同的是，本干涉仪适用范围广，可以测量大非球面度的表面或波前，且无需补偿零位镜。另外，该方法无需复杂且通常较为昂贵的多维运动平台。

主权项

1.一种应用波长扫描干涉仪的非球面测量方法，所述波长扫描干涉仪包括平移台（1）、被测非球面（2）、第一镜组（3）、分光镜（4）、扩束镜（6）、可调谐激光器（7）、成像透镜（8）、CCD相机（9）、参考平面镜（10）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）；其中，被测非球面（2）固定在平移台（1），被测非球面（2）、第一镜组（3）、分光镜（4）、成像透镜（8）和CCD相机（9）依次同轴放置，参考平面镜（10）置于分光镜（4）的底部，CCD相机（9）、图像卡（11）、计算机（12）和数据卡（13）依次相连，扩束镜（6）和可调谐激光器（7）相连，平移台（1）和可调谐激光器（7）分别与数据卡（13）相连；可调谐激光器（7）出射的光束经过扩束镜（6）扩束后成为平行光束，波前被分光镜（4）分为两束；其中一束入射到参考平面镜（10）上作为参考光，另外一束经由第一镜组（3）聚焦后入射到被测非球面（2）上，从参考反射镜（10）和被测非球面（2）反射的光重新在分光镜（4）上叠加形成干涉，干涉条纹经过成像透镜（8）后由CCD相机（9）获取，经过CCD相机（9）完成光电转换后由图像卡（11）完成模数转换，最后进入计算机（12）进行信号处理获得光程差和面形信息；其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤（1）、猫眼位置设置：将被检非球面的顶点调整到与干涉仪测量光束的焦点重合，此位置Oc称为猫眼位置，重合的判据是干涉条纹最少；步骤（2）、扫描光源的波长，同时记录干涉条纹，计算猫眼位置绝对光程差，记为OPDc； 步骤（3）、通过平移台将被检非球面移至顶点球位置，此时测量光束波面与非球面顶点球重合；步骤（4）、扫描光源的波长，同时记录干涉条纹，计算顶点位置绝对光程差，记为OPDa；则该顶点球位置与步骤1中猫眼位置的距离d为被测面的顶点球曲率半径：；步骤（5）、通过平移台分步移动非球面，每一步中扫描光源的波长同时记录干涉条纹，计算各点的绝对光程差，直至覆盖非球面的整个口径，随着被测非球面的移动，顶点球位置与猫眼位置的距离d逐渐增加，测量波前与被测非球面的切点会从非球面顶点位置依次向外扩，直到所有的非球面口径全部测量完毕；步骤（6）、综合步骤（1）-步骤（5）的测量结果获得非球面面形信息。