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一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置及方法。所述裝置包括光學元件支架，匹配液體，匹配液體盛放槽。所述裝置可在使用立式干涉儀測量平板光學元件時，消除平板光學元件后光學表面反射光對前光學表面面形誤差檢測造成的干擾，進而檢測出可靠的光學表面面形誤差分布。本裝置及方法能有效解決普通立式干涉儀無法檢測平板光學元件面形誤差的問題，且裝置及方法原理簡單、制造及使用成本較低，在不改變原立式干涉儀結構的情況下能完成對平板光學元件面形誤差的檢測。采用非接觸的方式檢測光學元件面形誤差，對光學元件無損傷，無夾持應力。檢測光學元件面形誤差，過程中對光學元件的清洗用自來水清洗即可，不需要特殊的清洗溶劑及方法。
【專利說明】一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學元件檢測的【技術領域】，具體涉及一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]光學元件的面形誤差一般采用干涉儀通過干涉法進行測量。然而，高精度平板光學元件檢測時，前后兩個光學面都會反射光線，且反射光線均能沿原路反射回，其與參考波前均能進行干涉并在圖像探測器上形成干涉條紋，即后光學表面的反射光線對前光學表面的檢測產生干擾，使得無法有效檢測出前光學表面的面形誤差。以折射率n=l.55的典型光學玻璃為例，在大氣環境下，經過計算，光線垂直入射時，未鍍膜的光學玻璃前后兩個光學表面的光線反射能量分別為4%和3.67%。即后光學表面和前光學表面的反射光能量很接近，后光學表面的反射光對前光學表面的面形誤差檢測干擾較大，無法形成有效的干涉條紋，從而無法有效檢測到被檢測光學表面的面形誤差。

【發明內容】

[0003]為了克服現有檢測技術的問題，一種方法就是降低平板光學元件后光學表面的反射率。本發明的目的即在于提供一種可以實現降低后光學表面反射率的裝置及方法，以獲得對平板光學元件光學表面面形的有效檢測。
[0004]本發明采用的技術方案為:一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置，包括:光學元件支架，匹配液體和匹配液體盛放槽，所述光學元件支架用于夾持光學元件，并可將光學元件支架放置于匹配液體盛放槽上，匹配液體是與所要檢測的平板光學元件的材料折射率接近或完全一致的透明溶液，匹配液體不得對被檢測光學元件造成化學損傷。
[0005]進一步的，匹配液體為苯、乙醚、甘油或松節油，匹配液體也可以是溶液，譬如氯化鈉溶液，20攝氏度時，氯化鈉溶液的折射率可以按照氯化鈉溶液的濃度從1.33調配至1.6，覆蓋了大部分光學材料的折射率范圍。
[0006]進一步的，匹配液體盛放槽內部具有消光涂層或消光結構，光線射入后不會產生強烈鏡面反射，譬如可采用磨砂外加涂黑處理以消除鏡面反射，也可采用折反光學系統結構將光線折射至非相干區域。
[0007]進一步的，該匹配溶液盛放槽存在一個用于添加匹配溶液的添液嘴，該添液嘴的上沿高度與匹配液體盛放槽的上沿持平或略低于匹配液體盛放槽的上沿高度。
[0008]另外提供一種采用上述裝置檢測平板光學元件面形誤差的方法，具體步驟如下:
[0009]步驟(I):查詢或測試該光學元件所采用的光學材料的折射率，選擇并調配匹配液體；
[0010]步驟(2):將匹配液體注入匹配液盛放槽內；擦拭干凈被檢測平板光學元件的被檢測光學表面，將夾持好被檢測件的光學元件的光學元件支架放置于匹配液體盛放槽上，被檢測光學7Π件前光學表面朝上，為待檢測光學表面，后光學表面沒入匹配液中，前光學表面不得沒入匹配液體中，且不得被匹配液體污染；如液面高度不合適可通過添液嘴適當添加或取出匹配液體；
[0011]步驟(3):將步驟(2)中安放好光學元件和匹配液體的裝置放置于立式干涉儀工件支架上，靜止一段時間，直至液面穩定；
[0012]步驟(4):按照普通立式干涉儀的常規操作步驟，檢測并讀取光學元件的面形數據；
[0013]步驟(5):取下匹配液體盛放槽，并依次取下光學元件及光學元件支架，倒出匹配液體，用自來水沖洗光學元件及匹配液體盛放槽并晾干。
[0014]本發明的原理在于:
[0015]根據菲涅耳原理，光線垂直入射時在介質表面的反射率R可以通過下式計算:
【權利要求】
1.一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置，其特征在于包括:光學元件支架(102)，匹配液體(103)和匹配液體盛放槽(104)，所述光學元件支架(102)用于夾持光學元件(101)，并可將光學元件支架(102)放置于匹配液體盛放槽(104)上，匹配液體(103)是與所要檢測的平板光學元件(101)的材料折射率接近或完全一致的透明溶液，匹配液體(103)不得對被檢測光學元件(101)造成化學損傷。
2.根據權利要求1所述的一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置，其特征在于:匹配液體(103)為苯、乙醚、甘油或松節油，匹配液體(103)也可以是溶液，譬如氯化鈉溶液，20攝氏度時，氯化鈉溶液的折射率可以按照氯化鈉溶液的濃度從1.33調配至1.6，覆蓋了大部分光學材料的折射率范圍。
3.根據權利要求2所述的一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置，其特征在于:匹配液體盛放槽(104)內部具有消光涂層或消光結構，光線射入后不會產生強烈鏡面反射，譬如可采用磨砂外加涂黑處理以消除鏡面反射，也可采用折反光學系統結構將光線折射至非相干區域。
4.根據權利要求2所述的一種用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置，其特征在于:該匹配溶液盛放槽(104)存在一個用于添加匹配溶液的添液嘴(108)，該添液嘴(108)的上沿高度與匹配液體盛放槽(104)的上沿持平或略低于匹配液體盛放槽(104)的上沿高度。
5.一種用于檢測平板光學元件面形誤差的方法，該方法利用權利要求1至4任一項所述的用于檢測平板光學元件面形誤差的裝置實現，其特征在于包括如下的步驟: 步驟(I):查詢或測試該光學元件(101)所采用的光學材料的折射率，選擇并調配匹配液體(103)； 步驟(2):將匹配液體(103)注入匹配液盛放槽(104)內；擦拭干凈被檢測平板光學元件(101)的被檢測光學表面，將夾持好被檢測件的光學元件(101)的光學元件支架(102)放置于匹配液體盛放槽(104)上，被檢測光學元件(101)前光學表面朝上，為待檢測光學表面，后光學表面沒入匹配液(103)中，前光學表面不得沒入匹配液體(103)中，且不得被匹配液體(103)污染；如液面高度不合適可通過添液嘴(108)適當添加或取出匹配液體(103)； 步驟(3):將步驟(2)中安放好光學元件(101)和匹配液體(103)的裝置放置于立式干涉儀工件支架(106)上，靜止一段時間，直至液面穩定后即可采用立式干涉儀進行光學元件面形誤差檢測； 步驟(4):按照普通立式干涉儀的常規操作步驟，檢測并讀取光學元件的面形數據；步驟(5):取下匹配液體盛放槽，并依次取下光學元件及光學元件支架，倒出匹配液體，用自來水沖洗光學元件及匹配液體盛放槽并晾干。
【文檔編號】G01B11/24GK103837096SQ201410103178
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】李云, 賈辛, 徐富超, 邢廷文 申請人:中國科學院光電技術研究所