一种用于非球面检测的补偿器镜头

摘要

本发明公开了一种用于非球面检测的补偿器镜头。它包括2～3片折射透镜，其中一片透镜为非球面透镜，非球面透镜的一面为非球面，另一面为球面，材料为光学塑料；其余的透镜为球面透镜，材料为同一种光学玻璃。本发明在补偿器镜头中使用了一个非球面透镜，极大地提高了补偿球差的能力，减轻了补偿器的设计难度，特别适合于圆锥系数绝对值≥10，且相对孔径≥2的非球面的补偿器设计；采用单点金刚石车床加工光学塑料非球面透镜，减少了非球面的加工时间和成本，提高了加工效率。该方法对于相对孔径较大，非球面度较大的非球面的检测，能够提供相应的满足剩余波像差要求的补偿器。

主权项

一种用于非球面检测的补偿器镜头，其特征在于：它包括2～3片折射透镜，其中的一片透镜为非球面透镜，其余的透镜为球面透镜；补偿器镜头的光学参数，依据被检非球面和剩余波像差要求，采用光学设计优化得到，其步骤如下：（1）在干涉仪平行光入射的条件下，根据设定的补偿器镜头相对于被测非球面的初始位置、被测非球面的顶点曲率半径、口径以及检测方式，得到补偿器镜头的焦距；选择与该焦距近似的玻璃材料的单片球面透镜作为补偿器镜头的第一球面透镜，应用光学设计软件，将第一球面透镜和被测非球面组成一个补偿器光学系统，以所述的第一球面透镜的半径和厚度，及该透镜到被测非球面的距离作为优化变量，对补偿器镜头进行初步优化；（2）在步骤1的初步优化后，在第一球面透镜和被测非球面之间添加一片与第一球面透镜相同玻璃材料的平面透镜，添加所述平面透镜的半径、厚度以及空气间隔为优化变量，对步骤（1）得到的补偿器镜头初步优化结果进行再优化，得到含有两个球面透镜的优化后的补偿器镜头；（3）在步骤2得到的优化后的补偿器镜头中，依次将两个球面透镜中的一个表面的圆锥系数设置为优化变量，其他优化变量设置不变，分别应用光学设计软件的自动优化程序，得到其中使优化目标函数减少得最多的一个表面，将该表面设置为高次非球面，添加该非球面的有限的高次非球面系数为优化变量，且将该非球面的材料改为光学塑料，再采用光学设计优化方法对补偿器镜头进行优化，得到含有一片非球面透镜和一片球面透镜的补偿器镜头；（4）按设计要求的剩余波像差对步骤（3）的优化结果进行判断，若补偿器镜头的剩余波像差满足设计要求，则该优化结果为所得到的一种用于非球面检测的补偿器镜头；若未满足，则执行步骤（5）；（5）在步骤（2）得到的含有两个球面透镜的补偿器镜头中再添加一片相同玻璃材料的平面透镜，增加所添加的平面透镜的半径、厚度以及空气间隔为优化变量，再采用光学设计优化方法对补偿器镜头进行优化，得到含有三片球面透镜的补偿器镜头；重复执行步骤（3）和（4），得到含有一片非球面透镜和两片球面透镜的用于非球面检测的补偿器镜头。