用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，所述內(nèi)圓弧面沿環(huán)形導軌周向且位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，其聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面；所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環(huán)形導軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌與參考透鏡各自的軸線重合。本發(fā)明能一次性獲得全部立體環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
【專利說明】用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學檢測裝置，尤其涉及一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光干涉技術(shù)是現(xiàn)代最精密有效的測試技術(shù)之一，它集當代最新技術(shù)于一體，廣泛采用計算機技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)、半導體技術(shù)等領(lǐng)域的最新成果，能快速、準確地完成對光學零件與系統(tǒng)的檢驗。在如今的光學車間，從光學零件的設(shè)計加工與檢驗到光學系統(tǒng)的裝調(diào)、校正和測試，干涉儀已經(jīng)成為一種易于操作、可靠、高精度、智能化的必不可少的測試檢驗裝置，它在光學零件和系統(tǒng)的大批量生產(chǎn)和檢驗中有著不可低估的作用。
[0003]但是，現(xiàn)有干涉儀往往針對面形檢測形貌偏差，例如彎曲或局部彎曲或凹凸區(qū)，對于立體面形的形貌檢測需要多次反復檢測，不能一次獲得全部立體面形形貌；其次，現(xiàn)有干涉儀檢測精度和可靠性容易受外界振動和溫度、氣流等環(huán)境因素影響。因此，如何設(shè)計一種一次性獲得全部立體環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面形貌信息的高精度、可靠性的光學干涉儀，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，此光學干涉儀能一次性獲得全部立體環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面形貌信息，同時也大大提高了測試效率、精度和可靠性。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，所述內(nèi)圓弧面沿環(huán)形導軌周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器、聚光凸透鏡、分束鏡、作為物鏡的準直凸透鏡、參考透鏡和圓錐反射鏡，所述聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面；
所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環(huán)形導軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌和參考透鏡各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡的圓錐面與環(huán)形導軌的內(nèi)圓弧面面對面放置；來自參考透鏡的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡反射后形成的匯聚點與內(nèi)圓弧面的曲率中心重合；干涉圖樣接收部件位于所述分束鏡一側(cè)，用于接收來自分束鏡的第二光束。
[0006]上述技術(shù)方案進一步改進技術(shù)方案如下:
1.上述方案中，當所述環(huán)形導軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為直角；當所述環(huán)形導軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸夾角Θ為銳角時，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為鈍角；當所述環(huán)形導軌中內(nèi)圓弧面的中心軸線與圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸夾角Θ為鈍角時，位于所述圓錐反射鏡左、右側(cè)的圓錐面夾角為銳角。[0007]2.上述方案中，所述聚光凸透鏡與準直凸透鏡的焦點重合處設(shè)有一第一小孔光闌。
[0008]3.上述方案中，所述分束鏡與干涉圖樣接收部件之間設(shè)有一第二小孔光闌。
[0009]4.上述方案中，所述干涉圖樣接收部件為C⑶相機或者成像屏。
[0010]5.上述方案中，所述圓錐反射鏡位于參考透鏡的焦距內(nèi)。
[0011]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，其聚光凸透鏡位于激光器和準直凸透鏡之間且聚光凸透鏡的焦點與準直凸透鏡的焦點重合；所述分束鏡位于聚光凸透鏡和準直凸透鏡之間，用于將來自準直凸透鏡的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡位于準直凸透鏡與分束鏡相背的一側(cè)，該參考透鏡與準直凸透鏡相對的表面為凸面，此參考透鏡與凸面相背的表面為標準球面，所述圓錐反射鏡位于待檢測所述環(huán)形導軌內(nèi)，且圓錐反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌與參考透鏡各自的軸線重合，拓展了檢測范圍，能夠?qū)崟r一次性獲得全部立體環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面形貌檢測信息，提高了測試效率和精度。
[0012]2.本發(fā)明用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，其參考光束與測量光束經(jīng)過同一光路，對外界振動和溫度、氣流等環(huán)境因素的變化能產(chǎn)生彼此共模抑制，一般無需隔震和恒溫條件也能獲得穩(wěn)定的干涉條紋，抗震效果好、對外界環(huán)境要求低，大大提高了精度和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本發(fā)明環(huán)形導軌一結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2為用于檢測附圖1環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖3為本發(fā)明環(huán)形導軌二結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為用于檢測附圖3環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖5為附圖3環(huán)形導軌翻轉(zhuǎn)180°后的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖6為用于檢測附圖5環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖7為本發(fā)明理想干涉示意圖。
[0014]以上附圖中:1、內(nèi)圓弧面；2、環(huán)形導軌；3、激光器；4、聚光凸透鏡；5、分束鏡；6、準直凸透鏡；7、參考透鏡；71、凸面；72、標準球面；8、圓錐反射鏡；81、圓錐面；9、干涉圖樣接收部件；10、第一小孔光闌；11、第二小孔光闌。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例1:一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，所述內(nèi)圓弧面I沿環(huán)形導軌2周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用于將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側(cè)，該參考透鏡7與準直凸透鏡6相對的表面為凸面71，此參考透鏡7與凸面71相背的表面為標準球面72 ； 所述圓錐反射鏡8位于待檢測所述環(huán)形導軌2內(nèi)，且圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環(huán)形導軌2的內(nèi)圓弧面I面對面放置；
來自參考透鏡7的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點與內(nèi)圓弧面I的曲率中心重合；
干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側(cè)，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0016]上述環(huán)形導軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡8左、右側(cè)的圓錐面81夾角為直角。
[0017]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設(shè)有一第一小孔光闌10。
[0018]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設(shè)有一第二小孔光闌11。
[0019]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0020]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內(nèi)。
[0021]檢測過程分兩部，如附圖1、2所示，首先檢測被測件即環(huán)形導軌2內(nèi)表面的上半部分，再將被測件翻轉(zhuǎn)180度實現(xiàn)下半部分的檢測。
[0022]實施例2:—種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，所述內(nèi)圓弧面I沿環(huán)形導軌2周向且位于內(nèi)側(cè)，包括激光器3、聚光凸透鏡4、分束鏡5、作為物鏡的準直凸透鏡6、參考透鏡7和圓錐反射鏡8，所述聚光凸透鏡4位于激光器3和準直凸透鏡6之間且聚光凸透鏡4的焦點與準直凸透鏡6的焦點重合；所述分束鏡5位于聚光凸透鏡4和準直凸透鏡6之間，用于將來自準直凸透鏡6的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡7位于準直凸透鏡6與分束鏡5相背的一側(cè)，該參考透鏡7與準直凸透鏡6相對的表面為凸面71，此參考透鏡7與凸面71相背的表面為標準球面72 ；
所述圓錐反射鏡8位于待檢測所述環(huán)形導軌2內(nèi)，且圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌2與參考透鏡7各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡8的圓錐面81與環(huán)形導軌2的內(nèi)圓弧面I面對面放置；
來自參考透鏡7的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡8反射后形成的匯聚點與內(nèi)圓弧面I的曲率中心重合；
干涉圖樣接收部件9位于所述分束鏡5 —側(cè)，用于接收來自分束鏡5的第二光束。
[0023]上述環(huán)形導軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸夾角為銳角時，環(huán)形導軌2中內(nèi)圓弧面I的中心軸線與圓錐反射鏡8的旋轉(zhuǎn)軸夾角以銳角為準，如附圖
3、5所示，采用兩種圓錐反射鏡8，一種圓錐反射鏡8其左、右側(cè)的圓錐面81夾角為鈍角，另一種圓錐反射鏡8其左、右側(cè)的圓錐面81夾角為銳角。
[0024]上述聚光凸透鏡4與準直凸透鏡6的焦點重合處設(shè)有一第一小孔光闌10。
[0025]上述分束鏡5與干涉圖樣接收部件9之間設(shè)有一第二小孔光闌11。
[0026]上述干涉圖樣接收部件9為CXD相機或者成像屏。
[0027]上述圓錐反射鏡8位于參考透鏡7的焦距內(nèi)。
[0028]檢測過程分兩部，首先使用圓錐反射鏡8左、右側(cè)的圓錐面81夾角為鈍角的圓錐反射鏡8，檢測被測件內(nèi)表面的上半部分，再換成左、右側(cè)的圓錐面81夾角為銳角的圓錐反射鏡8將被測件的下半部分測完。
[0029]本實施例用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，工作過程如下。[0030]所述由激光器3出射的光束由聚光凸透鏡4會聚于準直凸透鏡6的焦點上的小孔光闌10處，光束透過分束鏡5通過準直凸透鏡6以平行光出射，投射在參考透鏡7上。它的下表面是標準球面72，圓錐反射鏡8與被測的環(huán)形導軌2同軸并垂直放于參考透鏡7的下方。一部分光線從標準球面72反射，而另一部分光線透過標準球面72射到被測件的內(nèi)內(nèi)圓弧面I上，由被測表面反射回一部分光線。這兩部分光線都經(jīng)分束鏡5反射，在出瞳11處形成兩個明亮的小孔像。再將干涉圖樣接收部件9CCD相機調(diào)焦在標準球面72和被測環(huán)形導軌2的內(nèi)圓弧面I之間的干涉條紋定域面上，就可以攝取定域面上的由標準球面72和被測內(nèi)圓弧面I之間形成的干涉圖樣，再由計算機中的專業(yè)軟件進行波面恢復和信息處理。如圖1所示，一次檢測時只能檢測導軌圓弧面的上半部分，
所以在一次檢測完成后要將被測的環(huán)形導軌2翻轉(zhuǎn)180度，針對實施例1則實現(xiàn)下半部分的內(nèi)圓弧面I檢測；針對實施例2翻轉(zhuǎn)180度后還要更換角錐，進行下半部分的內(nèi)圓弧面I檢測。
[0031]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測環(huán)形導軌內(nèi)圓弧面的光學干涉儀，所述內(nèi)圓弧面(I)沿環(huán)形導軌(2)周向且位于內(nèi)側(cè)，其特征在于:包括激光器(3)、聚光凸透鏡(4)、分束鏡(5)、作為物鏡的準直凸透鏡(6)、參考透鏡(7)和圓錐反射鏡(8)，所述聚光凸透鏡(4)位于激光器(3)和準直凸透鏡(6)之間且聚光凸透鏡(4)的焦點與準直凸透鏡(6)的焦點重合；所述分束鏡(5)位于聚光凸透鏡(4)和準直凸透鏡(6)之間，用于將來自準直凸透鏡(6)的光線分為第一光束和第二光束；所述參考透鏡(7)位于準直凸透鏡(6)與分束鏡(5)相背的一側(cè)，該參考透鏡(7)與準直凸透鏡(6)相對的表面為凸面(71)，此參考透鏡(7)與凸面(71)相背的表面為標準球面(72)； 所述圓錐反射鏡(8)位于待檢測所述環(huán)形導軌(2)內(nèi)，且圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸與環(huán)形導軌(2)和參考透鏡(7)各自的軸線重合，所述圓錐反射鏡(8)的圓錐面(81)與環(huán)形導軌(2)的內(nèi)圓弧面(I)面對面放置，來自參考透鏡(7)的匯聚光線經(jīng)圓錐反射鏡(8)反射后形成的匯聚點與內(nèi)圓弧面(I)的曲率中心重合； 干涉圖樣接收部件(9)位于所述分束鏡(5) —側(cè)，用于接收來自分束鏡(5)的第二光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學檢測裝置，其特征在于:當所述環(huán)形導軌(2)中內(nèi)圓弧面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸垂直時，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側(cè)的圓錐面(81)夾角為直角；當所述環(huán)形導軌(2)中內(nèi)圓弧面(I)的中心軸線與圓錐反射鏡(8)的旋轉(zhuǎn)軸夾角為銳角時，位于所述圓錐反射鏡(8)左、右側(cè)的圓錐面(81)夾角為鈍角或者銳角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述聚光凸透鏡(4)與準直凸透鏡(6)的焦點重合處設(shè)有一第一小孔光闌(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述分束鏡(5)與干涉圖樣接收部件(9 )之間設(shè)有一第二小孔光闌(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述干涉圖樣接收部件(9)為(XD相機或者成像屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學檢測裝置，其特征在于:所述圓錐反射鏡(8)位于參考透鏡(7)的焦距內(nèi)。
【文檔編號】G01B11/24GK103615970SQ201310585579
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】韓森, 李雪園, 孫昊 申請人:蘇州慧利儀器有限責任公司, 韓森, 李雪園