一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪的制作方法

本发明涉及光学，具体涉及一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪。

背景技术：

1、干涉仪测量作为现代光学检测的高精度设备，其应用非常广泛。

2、菲索干涉仪通过独特的光路结构，使检测中发生干涉的参考光和测量光具有共光路特性，使大多数由于光学元器件加工和仪器装调引入的系统检测误差被抵消，从而提高了检测精度。然而，对于菲索干涉仪而言，其测量属于参考测量，即检测精度取决于参考面形的绝对精度。换言之，无法直接通过菲索型干涉仪获取待测光学面的真值面形或绝对面形。

3、菲索干涉仪为了获取待测光学面的绝对面形，通常需要进行多次测量，并通过特殊算法推算待测光学面的绝对面形。例如，在测量平板时，可以通过三平面法获取平面的绝对面形；在测量球面时，可以通过旋转平移法标定测量球面的绝对面形形貌。但是上述方法都需要进行多次测量，并且每次测量时都需要精确移动和调节待测工件。一方面，其操作复杂，不利于普遍使用，另一方面也存在多次测量收到外界干扰以及人员因素干扰的不利影响。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，已解决上述至少一个技术问题。

2、本发明的技术方案是：一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，包含多路能够独立实现干涉测量的独立干涉测量光路，每一路独立干涉测量光路包括沿着第一光路方向依次排布的激光器光源、折转镜、光源汇聚镜组、照明光阑、分光棱镜组、准直镜组、参考镜组和待测光学面；且每一路独立干涉测量光路中的激光器光源、折转镜、光源汇聚镜组和照明光阑为每一路独立干涉测量光路的独立部件，多路独立干涉测量光路中的分光棱镜组、准直镜组、参考镜组和待测光学面为多路独立干涉测量光路的共用部件；

3、每一路独立干涉测量光路还包括沿第二光路方向依次排布的成像光阑、成像镜组和ccd探测器；且每一路独立干涉测量光路中的成像光阑、成像镜组和ccd探测器为每一路独立干涉测量光路的独立部件；

4、所述独立干涉测量光路为具备完全测量功能的菲索型干涉测量光路，且彼此以特定的方式进行空间排布，所述激光器光源为相干光源，输出平行光束；所述折转镜用于偏转光路方向，用于合理排布多路光路的空间位置，防止空间干涉；所述光源汇聚镜组用于将平行光束汇聚成点，作为后续光路的干涉光源；所述照明光阑位于光源汇聚镜组的焦面，同时位于准直镜组的焦面位置；所述分光棱镜、准直镜组、参考镜组和待测光学面为所有独立干涉光路共用，共同实现菲索型干涉仪的基本功能。所述成像镜组将参考光和测量光成像到所述ccd探测器的焦面并形成干涉信号。

5、其具体描述为：独立的激光器光源发出平行光，经过独立的折转镜调整方位，入射独立的光源汇聚镜组，在照明光阑所处平面内生成一个独立点光源，独立点光源经过共用的分光棱镜组，共用的准直镜组和共用的参考镜组后，部分光经过参考镜组的参考面反射返回，即参考光；部分光透过参考镜组的参考面后再经过待测光学面反射返回，即测量光。参考光和测量光会再次经过共用的准直镜组和共用的分光棱镜组后，汇聚在成像光阑面，再经过成像镜组后，在ccd探测器的焦面发生干涉，并最终解析出参考光和测量光的相位差，即测得待测光学面的面形。

6、进一步的，所述菲索干涉仪至少存在三路独立干涉测量光路；每一路的独立干涉测量光路中的激光器光源和光源汇聚镜组都在照明光阑面生成一个独立的干涉点光源；每一路的独立干涉测量光路中的成像镜组和ccd探测器都能独立检测相位信息；

7、基于各个独立干涉测量光路，需要至少从三个独立干涉光路中解析出三幅相位图；通过将相位图两两相减，得到至少两个平移方向的相位梯度，并通过相位梯度还原出待测光学面的绝对面形形貌。

8、进一步的，所述待测光学面与ccd探测器的探测面光学共轭。

9、进一步的，所述照明光阑面与成像光阑面光学共轭。

10、进一步的，所述相位平移梯度的平移方向至少能够分解至两个正交方向，且相位平移梯度的平移方向与照明光阑面内的干涉点光源的位置方位对应。

11、进一步的，干涉测量能够通过机械移相实现相位解析，当采用机械移相时，所有的独立干涉测量光路会基于同一次机械移相过程完成干涉测量。

12、进一步的，干涉测量能够通过波长调制移相实现相位接卸；当采用波长调制移相时，既能够同步移相，也能够基于各个激光器各自异步移相采集。需要明确，同步移相会降低外界干扰因素的影响，异步移相可以降低内部杂散光的干扰影响。

13、本发明的有益效果是：能完美解决菲索干涉仪测量绝对面形的需求，能够不需要进行多次测量，也不需要进行光学调节，通过干涉仪自身的光路结构以及梯度还原算法，得到待测光学面的绝对面形。

技术特征：

1.一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：包含多路能够独立实现干涉测量的独立干涉测量光路；

2.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：所述菲索干涉仪至少存在三路独立干涉测量光路；每一路的独立干涉测量光路中的激光器光源和光源汇聚镜组都在照明光阑面生成一个独立的干涉点光源；每一路的独立干涉测量光路中的成像镜组和ccd探测器都能独立检测相位信息；

3.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：所述待测光学面与ccd探测器的探测面光学共轭。

4.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：所述照明光阑面与成像光阑面光学共轭。

5.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：所述相位平移梯度的平移方向至少能够分解至两个正交方向，且相位平移梯度的平移方向与照明光阑面内的干涉点光源的位置方位对应。

6.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：干涉测量能够通过机械移相实现相位解析，当采用机械移相时，所有的独立干涉测量光路会基于同一次机械移相过程完成干涉测量。

7.根据权利要求1所述的一种实现绝对面面形检测的菲索干涉仪，其特征在于：干涉测量能够通过波长调制移相实现相位接卸；当采用波长调制移相时，既能够同步移相，也能够基于各个激光器各自异步移相采集。

技术总结本发明公开了一种实现绝对面形检测的菲索干涉仪，涉及光学技术领域，包含多路能够独立实现干涉测量的独立干涉测量光路，每一路独立干涉测量光路包括沿着第一光路方向依次排布的激光器光源、折转镜、光源汇聚镜组、照明光阑、分光棱镜组、准直镜组、参考镜组和待测光学面；多路独立干涉测量光路中的分光棱镜组、准直镜组、参考镜组和待测光学面为共用部件；每一路独立干涉测量光路还包括沿第二光路方向依次排布的成像光阑、成像镜组和ccd探测器；且每一路独立干涉测量光路中的成像光阑、成像镜组和ccd探测器为每一路独立干涉测量光路的独立部件；通过干涉仪内部光路，获得干涉相位的平移梯度，基于梯度还原算法实现绝对面形检测。技术研发人员：钱俊受保护的技术使用者：上海现代先进超精密制造中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12