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专利号: 2019113032728
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.长程光学表面面形检测装置,包括检测光路和用于形成测量光斑的f‑θ角度检测系统,其特征在于:所述检测光路中,直接入射到待测光学器件表面的入射光路上设有双劈尖机构,所述双劈尖机构包括沿所述入射光路间隔设置的两个单体楔形劈尖,所述入射光路穿过两个单体楔形劈尖,所述两个单体楔形劈尖可独立转动以通过转动改变其出射光路的角度并使出射光路以法线入射的形式入射到待测光学器件表面;待测光学器件的表面面形通过两个单体楔形劈尖的转动量获取。

2.根据权利要求1所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:所述检测光路包括光源、分束镜以及形成等效五棱镜的两平面反射镜,所述f‑θ角度检测系统包括一傅里叶变换透镜和一面阵探测器,所述光源、分束镜、傅里叶变换透镜以及面阵探测器固定设置,所述两平面反射镜和双劈尖机构设于移动光学头上,光源提供的出射光束经分束镜反射至两平面反射镜,经两平面反射镜反射后穿过双劈尖机构入射到待测光学器件的表面上,再经待测光学器件的表面反射并沿入射光路返回至分束镜,反射回来的光束透过分束镜并通过傅里叶变换透镜传输至所述面阵探测器,在面阵探测器上形成所述测量光斑。

3.根据权利要求2所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:所述移动光学头包括壳体,所述两平面反射镜和双劈尖机构均设于所述壳体内。

4.根据权利要求3所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:所述移动光学头安装在线性平移台上,所述线性平移台可滑动设于光学平台的上方以便带动移动光学头滑动并检测置于光学平台上的待测光学器件,所述光源、分束镜、傅里叶变换透镜以及面阵探测器固设于光学平台的侧壁。

5.根据权利要求2所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:所述光源为平行光源以提供平行光的出射光束。

6.根据权利要求5所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:所述光源为非相干光源。

7.根据权利要求1‑6任一项所述长程光学表面面形检测装置,其特征在于:两个单体楔形劈尖相邻,两个单体楔形劈尖相对的一面为相互平行的水平玻璃面,相背的一面为形成楔形的斜玻璃面以使两个单体楔形劈尖相邻设置的间距可以更小。

8.长程光学表面面形检测方法,其特征在于:本方法基于权利要求4‑6中任一项所述的长程光学表面面形检测装置而进行,包括如下步骤:

1)将待测光学器件置于光学平台上;

2)线性平移台带动移动光学头滑动到第一检测点,光源提供的出射光束经待测光学器件的表面反射,在面阵探测器上形成测量光斑;

3)转动两个单体楔形劈尖使其出射光路以法线入射的形式入射到待测光学器件的表面,并通过所述测量光斑是否形成于面阵探测器上的统一设定范围内来判定;

如果测量光斑形成于所述统一设定范围内,则输出两个单体楔形劈尖的转动数据;

如果测量光斑未形成于所述统一设定范围内,则继续转动调节直至测量光斑形成于所述统一设定范围内,然后输出两个单体楔形劈尖的转动数据;

4)线性平移台带动移动光学头滑动到下一个检测点,光源提供的出射光束经待测光学器件的表面反射,在面阵探测器上形成测量光斑;

5)重复步骤3)和4),直至完成设定的所有检测点对应的两个单体楔形劈尖的转动数据的输出;

6)通过所得到的各转动数据可得出待测光学器件的表面面形。

9.根据权利要求8所述长程光学表面面形检测方法,其特征在于:在步骤1)之前,还包括对装置的标定操作,所述标定操作包括通过以入射光路原路返回的反射光路在面阵探测器上形成的测量光斑来确定所述统一设定范围。

10.根据权利要求9所述长程光学表面面形检测方法,其特征在于:所述标定操作包括如下步骤:

a)在分束镜上紧贴设置一单孔屏;

b)在光学平台上放置一定标件;

c)光源提供的出射光束穿过单孔屏的屏孔后经分束镜反射至两平面反射镜,经两平面反射镜反射后穿过双劈尖机构入射到定标件的表面上,经定标件的表面反射形成反射光路;

调整定标件的姿态,使反射光路沿入射光路原路返回,穿过单孔屏的屏孔后透过分束镜并通过傅里叶变换透镜传输至面阵探测器,在面阵探测器上形成测量光斑。