專利名稱：平面光學(xué)元件面形的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光干涉計量測試領(lǐng)域，特別是一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法。
背景技術(shù)：
斐索干涉儀檢測平面光學(xué)元件表面的結(jié)果受到參考面面形精度的制約，扣除這方面的影響需要對被測元件做絕對檢驗。傳統(tǒng)的三平面互檢法3次測量可以得到三個平面元件沿一個軸線方向上的絕對面形分布。(I. [G. Schulz, J. Schwider. PreciseMeasurement of Plainness[J]. Applied Optics, 1967，6(6):1077 1084和 2.G.Schulz, J. Schwider, C. Hiller et al. Establi shing an Optical Flatness Standard[J].Applied Optics, 1971，10 (4) : 929 934)。Chiayu Ai 和 J. C. Wyant 在傳統(tǒng)三平面互檢法的基礎(chǔ)上提出了奇偶函數(shù)法，將平面面形分解成偶-偶、奇-奇、偶-奇、奇-偶四個函數(shù)分量，根據(jù)傳統(tǒng)的三面互檢法的3次測量以及再使其中一個平面旋轉(zhuǎn)45°、90°和180°的共6次測量后，分別求出其中每一分量，最后相加得到三平面元件的絕對面形分布(3.C.Ai, J. C. Wyant. Absolute testing of flats decomposed to even and odd function[C].SPIE, 1992，1776:73 83]和 4. [C. Ai, J. C. Wyant. Absolutetesting of flats by usingeven and odd function [J]. Applied Optics, 1993，32 (25) :4698 4705)。M. Kiichel 提出將面形分成旋轉(zhuǎn)對稱和旋轉(zhuǎn)不對稱兩部分，不需要將直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，通過9次測量完成三平面面形的絕對檢驗(5.Michael F. Kiichel. A new approach to solve thethree flat problem [J]. Optik, 2001, 112 (9) : 381^391 ]) U. Griesmann 提出了鏡面對稱法，將面形分成鏡面對稱和鏡面不對稱兩部分，通過6次測量實現(xiàn)三平面面形絕對檢驗(6.[Ulf Griesmann. Three-flat test solutions based on simple mirror symmetry[J].Applied Optics, 2006, 45(23):5856 5865和 7. [Ulf Griesmann, Quandou Wang, JohannesSoons.Three-flat tests including mounting-induced deformations[J]. Optical Engineering, 2007, 46(9) :0936011 09360115)。以上絕對檢驗方法在檢測高反射率平面光學(xué)元件面形時，由于干涉條紋對比度較低而導(dǎo)致測試結(jié)果存在較大誤差，不能準(zhǔn)確地檢測出其平面面形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，該方法測量反射率>13%的平面光學(xué)元件面形具有較高的精度，可以獲得待測平面光學(xué)元件的扣除了干涉儀系統(tǒng)誤差的絕對面形分布。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，該檢測方法所使用工具包括斐索干涉儀，第一標(biāo)準(zhǔn)鏡，反射率4%，第二標(biāo)準(zhǔn)鏡，反射率4%，第三標(biāo)準(zhǔn)鏡，反射率的選擇范圍為4% 13%，一塊衰減片，透射率介于0. 30 0. 36之間，其特征在于該方法包括以下步驟①利用所述的斐索干涉儀，采用現(xiàn)有的絕對檢驗法對第一標(biāo)準(zhǔn)鏡、第二標(biāo)準(zhǔn)鏡和第三標(biāo)準(zhǔn)鏡進行絕對檢驗，得到第三標(biāo)準(zhǔn)鏡的絕對面形分布C(x，y)并存儲；②測量斐索干涉儀的系統(tǒng)誤差將第一標(biāo)準(zhǔn)鏡裝夾在所述的斐索干涉儀的參考鏡調(diào)整架上，將所述的第三標(biāo)準(zhǔn)鏡裝夾在斐索干涉儀的待測鏡調(diào)整架上，在第一標(biāo)準(zhǔn)鏡和第三標(biāo)準(zhǔn)鏡之間插入所述的衰減片，該衰減片與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)鏡的傾角〈1°，利用所述的斐索干涉儀測量第三標(biāo)準(zhǔn)鏡的波面數(shù)據(jù)WtlU, y)并存儲，所述的斐索干涉儀按下列公式計算出斐索干涉儀的系統(tǒng)誤差Wsys—m Wsys err=W0 (x, y)-C(x, y)；
③將待測鏡調(diào)整架上的第三標(biāo)準(zhǔn)鏡更換為待測平面光學(xué)元件，利用斐索干涉儀測量待測平面光學(xué)元件波面數(shù)據(jù)W1 (X，y)并存儲；④所述的斐索干涉儀利用下列公式計算出待測平面光學(xué)元件的絕對面形分布Wtest (X，y)Wtest (XJ)=W1 (x, y)-Wsys err=W1 (x, y)-[w0 (x，y)_C (x,y)]。所述的絕對檢驗方法為奇偶函數(shù)法、旋轉(zhuǎn)對稱法或鏡面對稱法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為I、待測平面光學(xué)元件反射率>13%時，插入透射率介于O. 30 O. 36之間的光強衰減片進行測量。相比于傳統(tǒng)檢驗方法，插入光強衰減片能保證反射率>13%的平面光學(xué)元件面形干涉測量時所需的80%以上干涉對比度，并且不會產(chǎn)生因多次反射寄生干涉引起的測
量誤差。2、本發(fā)明測量中避免了斐索干涉儀的系統(tǒng)誤差，與傳統(tǒng)檢驗方法相比，提高了檢測精度。


圖I為本發(fā)明方法步驟2測量光路示意圖。圖2為本發(fā)明方法步驟3測量光路示意圖。
具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。實施例I一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，步驟如下①利用斐索干涉儀1，采用背景技術(shù)文獻4所述的奇偶函數(shù)法對4%反射率第一標(biāo)準(zhǔn)鏡2、4%反射率第二標(biāo)準(zhǔn)鏡3和4%反射率第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4進行絕對檢驗，得到第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4的絕對面形分布C(x, y)并存儲；②將第一標(biāo)準(zhǔn)鏡2裝夾在斐索干涉儀I的參考鏡調(diào)整架1_2上，將第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4裝夾在斐索干涉儀I的待測鏡調(diào)整架1_3上，在第一標(biāo)準(zhǔn)鏡2和第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4之間插入透射率為O. 36的衰減片5，該衰減片5與第一標(biāo)準(zhǔn)鏡2的傾角O. 8°，如圖I所示，利用斐索干涉儀I測量第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4的波面數(shù)據(jù)y)并存儲，斐索干涉儀I按下列公式計算出斐索干涉儀I的系統(tǒng)誤差wsys—Wsys err=W0 (x, y)-C (x, y)；③將待測鏡調(diào)整架1_3上的第三標(biāo)準(zhǔn)鏡4更換為15%反射率的待測平面光學(xué)元件6，如圖2所示，利用斐索干涉儀I測量待測平面光學(xué)元件6波面數(shù)據(jù)W1U, y)并存儲；④斐索干涉儀I利用下列公式計算出待測平面光學(xué)元件6的絕對面形分布Wtest (X，y)Wtest (X, y) =W1 (x, y) -Wsys err=W1 (x, y)- [W0 (x, y) _C (x, y)]。測量結(jié)果與現(xiàn)有方法的對比如下表I所示
權(quán)利要求
1.一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，該檢測方法所使用工具包括斐索干涉儀(I )，第一標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)，反射率4%，第二標(biāo)準(zhǔn)鏡(3)，反射率4%，第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)，反射率的選擇范圍為4% 13%，一塊衰減片(5)，透射率介于O. 30 O. 36之間，其特征在于該方法包括以下步驟 ①利用所述的斐索干涉儀(1)，采用現(xiàn)有的絕對檢驗法對第一標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)、第二標(biāo)準(zhǔn)鏡(3)和第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)進行絕對檢驗，得到第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)的絕對面形分布C(x，y)并存儲； ②測量斐索干涉儀的系統(tǒng)誤差將第一標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)裝夾在所述的斐索干涉儀(I)的參考鏡調(diào)整架上，將所述的第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)裝夾在斐索干涉儀(I)的待測鏡調(diào)整架上，在第一標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)和第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)之間插入所述的衰減片(5)，該衰減片(5)與所述的第一標(biāo)準(zhǔn)鏡(2)的傾角〈1°，利用所述的斐索干涉儀(I)測量第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)的波面數(shù)據(jù)WciUy)并存儲，所述的斐索干涉儀(I)按下列公式計算出斐索干涉儀(I)的系統(tǒng)誤差Wsys m Wsys—err=W0(x, y)_C(x, y)； ③將待測鏡調(diào)整架上的第三標(biāo)準(zhǔn)鏡(4)更換為待測平面光學(xué)元件(6)，利用斐索干涉儀(I)測量待測平面光學(xué)元件(6)波面數(shù)據(jù)W1Uy)并存儲； ④所述的斐索干涉儀(I)利用下列公式計算出待測平面光學(xué)元件(6)的絕對面形分布Wtest (χ，y) Wtest (χ, y) =W1 (χ, y) -Wsys err=W1 (x, y)- [W0 (x，y) _C (χ, y)]。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，其特征在于所述的絕對檢驗方法為奇偶函數(shù)法、旋轉(zhuǎn)對稱法或鏡面對稱法。
全文摘要
一種用于反射率>13%的平面光學(xué)元件面形的檢測方法，該檢測方法所使用工具包括斐索干涉儀、兩塊4%反射率的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡、一塊4%～13%反射率的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡、一塊透射率介于0.30～0.36之間的反射式或吸收式的衰減片。該檢測方法首先對4%反射率、4%反射率和4%～13%反射率的三塊標(biāo)準(zhǔn)鏡進行絕對檢驗，得到4%～13%反射率平面標(biāo)準(zhǔn)鏡的絕對面形；其次在干涉腔內(nèi)插入衰減片，對4%～13%反射率的平面標(biāo)準(zhǔn)鏡進行相對檢驗，計算出干涉儀系統(tǒng)誤差；最后對待測元件進行相對檢驗，扣除系統(tǒng)誤差，得到待測元件的絕對面形分布。本發(fā)明對反射率>13%的平面光學(xué)元件面形檢測具有較高的檢測精度。
文檔編號G01B11/24GK102818534SQ20121028961
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者張敏, 唐鋒, 王向朝, 戴鳳劍 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所