專利名稱：光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及光學(xué)元件檢測(cè)，一種用于絕對(duì)檢驗(yàn)中承載測(cè)試光學(xué)元件的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具。
背景技術(shù)：
以大型空間望遠(yuǎn)鏡、激光慣性約束核聚變裝置、極大規(guī)模集成電路制造系統(tǒng)為代表的現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光學(xué)元件的質(zhì)量有著極高的要求。光學(xué)元件的質(zhì)量往往決定了整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的性能，因此光學(xué)元件檢測(cè)技術(shù)是構(gòu)建現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。絕對(duì)檢驗(yàn)消除了參考面面形誤差和干涉儀系統(tǒng)誤差的影響，得到被測(cè)面面形的絕對(duì)值，可以用于標(biāo)準(zhǔn)面形的定標(biāo)，基本滿足了現(xiàn)代光學(xué)制造的高精度面形檢測(cè)需求。在絕對(duì)檢驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)被測(cè)光學(xué)元件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，如標(biāo)準(zhǔn)的三平面互檢每測(cè)一條直線上的面形數(shù)據(jù)就需要進(jìn)行一次旋轉(zhuǎn)(見在先技術(shù)G. Schulz etc. ,Establishing anoptical flatness standard, Applied Optics, 1976,10 (4)),奇偶函數(shù)法需要進(jìn)行 45。、90° > 180° 旋轉(zhuǎn)(見在先技術(shù)Chiayu Ai etc. , Absolute testing of flats by usingeven and odd functions, Applied Optics, 1993, 32 (25)),旋轉(zhuǎn)對(duì)稱法(見在先技術(shù):Klaus R. Freiscnlad, Absolute mterferometric testing based on reconstructionof rotational shear, Applied Optics，2001，40 (10))和鏡面對(duì)稱法(見在先技術(shù)Ulfbriesmann， Three-flat test solutions based on simple mirror symmetry, AppliedOptics, 2006,45 (10))則需要進(jìn)行多次旋轉(zhuǎn)。因此，旋轉(zhuǎn)臺(tái)是絕對(duì)檢驗(yàn)被測(cè)光學(xué)元件夾具的必要組成部分。旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)偏心誤差是影響絕對(duì)檢驗(yàn)精度的重要因素(見在先技術(shù)徐洋等平面面形絕對(duì)檢驗(yàn)技術(shù)測(cè)量誤差分析，中國(guó)激光，2011，38 (10))。采用旋轉(zhuǎn)偏心小的高精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)高的絕對(duì)檢驗(yàn)精度，但是也提高了系統(tǒng)成本。高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)一般重量和體積都偏大，致使絕對(duì)檢驗(yàn)夾具機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供ー種光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，以消除絕對(duì)檢驗(yàn)過(guò)程中被測(cè)光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)偏心誤差，提高檢測(cè)精度。該夾具具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，成本低的優(yōu)點(diǎn)，解決了目前絕對(duì)檢驗(yàn)方法對(duì)高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的依賴問題。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下ー種用于絕對(duì)檢驗(yàn)的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特點(diǎn)在于由旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)組成,所述的ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)具有一個(gè)供所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)安裝的凹形圓盤和在該凹形圓盤的兩個(gè)相互垂直的方向設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)具有供被測(cè)光學(xué)元件安裝的筒形槽ロ，該筒形槽ロ的邊ロ具有內(nèi)螺紋，所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板通過(guò)其外螺紋旋入所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)筒形槽ロ的內(nèi)螺紋，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心。[0008]所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)與所述ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)具有相對(duì)旋轉(zhuǎn)的自由度，但在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)無(wú)相對(duì)ニ維運(yùn)動(dòng)。所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板由通光區(qū)和標(biāo)記區(qū)兩部分組成；所述的通光區(qū)是指光能無(wú)干擾地通過(guò)的區(qū)域；所述的標(biāo)記區(qū)具有至少3個(gè)旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記。所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記是圓形、三角形，或矩形的透光或不透光特征標(biāo)記；圓形特征標(biāo)記的圓心位置，三角形特征標(biāo)記的頂點(diǎn)位置，矩形特征標(biāo)記的中心位置等特征點(diǎn)位置稱為旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置；所有旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置都在以旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心為圓心的圓上。所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)外周與所述的ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)的相鄰位置具有旋轉(zhuǎn)刻度，用來(lái)確定旋轉(zhuǎn)角度。

圖I是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)定位夾具示意圖圖2是安裝了光學(xué)元件后的旋轉(zhuǎn)定位夾具示意圖圖3是絕對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)定位夾具裝校示意圖圖4是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)定位夾具所涉及的一種旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板示意圖圖5是本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)定位夾具所涉及的一種旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明，但不應(yīng)以此實(shí)施例限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型的絕對(duì)檢驗(yàn)用光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示。由圖可見，本實(shí)用新型光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具I由旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101、旋轉(zhuǎn)臺(tái)102、ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)103組成。ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)103具有ー個(gè)供旋轉(zhuǎn)臺(tái)102安裝的凹形圓盤和在該凹形圓盤的兩個(gè)相互垂直的方向設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕103AU03B ;旋轉(zhuǎn)臺(tái)102具有供被測(cè)光學(xué)元件2安裝的筒形槽ロ，該筒形槽ロ的邊ロ具有內(nèi)螺紋；旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101通過(guò)其外螺紋旋入旋轉(zhuǎn)臺(tái)102筒形槽ロ的內(nèi)螺紋，旋轉(zhuǎn)臺(tái)102的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101的中心。旋轉(zhuǎn)臺(tái)102是帶動(dòng)安裝于其上的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101和被測(cè)光學(xué)元件2 —起進(jìn)行任意角度旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)臺(tái)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)102與ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)103具有相對(duì)旋轉(zhuǎn)的自由度，但在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)無(wú)相對(duì)ニ維運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)臺(tái)外周與ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)內(nèi)側(cè)相鄰位置具有旋轉(zhuǎn)刻度，用來(lái)確定旋轉(zhuǎn)角度。ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)103是能夠在垂直于旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)線性自由度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)臺(tái)。光學(xué)元件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，當(dāng)被測(cè)光學(xué)元件2安裝在此旋轉(zhuǎn)定位夾具I上時(shí)，與旋轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)側(cè)筒形槽口徑相適應(yīng)的被測(cè)光學(xué)元件2先安裝在旋轉(zhuǎn)臺(tái)102內(nèi)側(cè)筒形槽內(nèi)，被測(cè)光學(xué)元件2的被測(cè)面ー側(cè)朝外，并與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸102A垂直。然后將旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101通過(guò)其外螺紋旋入旋轉(zhuǎn)臺(tái)102內(nèi)螺紋并壓在所述的被測(cè)光學(xué)元件2上鎖定。圖3是絕對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)定位夾具裝校示意圖，將旋轉(zhuǎn)定位夾具I安裝在絕對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)出瞳301前方，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)定位夾具I在絕對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)光軸方向位置，使旋轉(zhuǎn)定位夾具中的被測(cè)光學(xué)元件2被測(cè)面在對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)3中成清晰像，即使夾具中被測(cè)光學(xué)元件的被測(cè)面位于干涉測(cè)量系統(tǒng)的成像面3B上。旋轉(zhuǎn)定位夾具所涉及的一種旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。此旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板101是由通光區(qū)101-TR和標(biāo)記區(qū)101-MR兩部分組成的平板。通光區(qū)101-TR是指光能無(wú)干擾地通過(guò)的區(qū)域，標(biāo)記區(qū)101-MR是指帶有3個(gè)旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記101-M的區(qū)域。旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記101-M是圓形透光特征標(biāo)記101-M001、101-M002、101-M003 ;圓形特征標(biāo)記的圓心位置稱為旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置；所有旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置都在以旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心為圓心的圓101-C上。旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記在絕對(duì)檢驗(yàn)干涉測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量孔徑內(nèi)。旋轉(zhuǎn)定位夾具所涉及的另ー種旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記101-M是三角形不透光特征標(biāo)記101-M001、101-M002、101-M003 ;三角形特征標(biāo)記的頂 點(diǎn)位置稱為旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置；所有旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置都在以旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心為圓心的圓101-C上。
權(quán)利要求1.ー種用于絕對(duì)檢驗(yàn)的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特征在于由旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板(101)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)和ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)(103)組成，所述的ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)(103)具有一個(gè)供所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)安裝的凹形圓盤和在該凹形圓盤的兩個(gè)相互垂直的方向設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕(103AU03B)，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)具有供被測(cè)光學(xué)元件(2)安裝的筒形槽ロ，該筒形槽ロ的邊ロ具有內(nèi)螺紋，所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板(101)通過(guò)其外螺紋旋入所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)筒形槽ロ的內(nèi)螺紋，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板(101)的中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)與所述ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)(103)具有相對(duì)旋轉(zhuǎn)的自由度，但在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)無(wú)相對(duì)ニ維運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板(101)由通光區(qū)(101-TR)和標(biāo)記區(qū)(101-MR)兩部分組成；所述的通光區(qū)是指光能無(wú)干擾地通過(guò)的區(qū)域；所述的標(biāo)記區(qū)(101-MR)具有至少3個(gè)旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特征在干，所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記是圓形、三角形，或矩形的透光或不透光特征標(biāo)記；圓形特征標(biāo)記的圓心位置，三角形特征標(biāo)記的頂點(diǎn)位置，矩形特征標(biāo)記的中心位置等特征點(diǎn)位置稱為旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置；所有旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記的位置都在以旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心為圓心的圓上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(102)外周與所述的ニ維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)(103)的相鄰位置具有旋轉(zhuǎn)刻度，用來(lái)確定旋轉(zhuǎn)角度。
專利摘要一種光學(xué)元件旋轉(zhuǎn)定位夾具，其特點(diǎn)在于由旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板、旋轉(zhuǎn)臺(tái)和二維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)組成，所述的二維偏心調(diào)節(jié)臺(tái)具有一個(gè)供所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)安裝的凹形圓盤和在該凹形圓盤的兩個(gè)相互垂直的方向設(shè)有兩個(gè)調(diào)節(jié)旋鈕，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)具有供被測(cè)光學(xué)元件安裝的筒形槽口，該筒形槽口的邊口具有內(nèi)螺紋，所述的旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板通過(guò)其外螺紋旋入所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)筒形槽口的內(nèi)螺紋，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)定位標(biāo)記板的中心。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)，解決了目前絕對(duì)檢驗(yàn)方法對(duì)高精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)的依賴問題。
文檔編號(hào)G02B7/00GK202420819SQ201120491058
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者唐鋒, 徐洋, 王向朝, 王渤帆 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所