专利名称：平面光学元件面形的检测方法
技术领域：
本发明属于光干涉计量测试领域，特别是一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法。
背景技术：
斐索干涉仪检测平面光学元件表面的结果受到参考面面形精度的制约，扣除这方面的影响需要对被测元件做绝对检验。传统的三平面互检法3次测量可以得到三个平面元件沿一个轴线方向上的绝对面形分布。(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 在传统三平面互检法的基础上提出了奇偶函数法，将平面面形分解成偶-偶、奇-奇、偶-奇、奇-偶四个函数分量，根据传统的三面互检法的3次测量以及再使其中一个平面旋转45°、90°和180°的共6次测量后，分别求出其中每一分量，最后相加得到三平面元件的绝对面形分布(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 提出将面形分成旋转对称和旋转不对称两部分，不需要将直角坐标系转换为极坐标，通过9次测量完成三平面面形的绝对检验(5.Michael F. Kiichel. A new approach to solve thethree flat problem [J]. Optik, 2001, 112 (9) : 381^391 ]) U. Griesmann 提出了镜面对称法，将面形分成镜面对称和镜面不对称两部分，通过6次测量实现三平面面形绝对检验(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)。以上绝对检验方法在检测高反射率平面光学元件面形时，由于干涉条纹对比度较低而导致测试结果存在较大误差，不能准确地检测出其平面面形。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法，该方法测量反射率>13%的平面光学元件面形具有较高的精度，可以获得待测平面光学元件的扣除了干涉仪系统误差的绝对面形分布。本发明的技术解决方案如下一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法，该检测方法所使用工具包括斐索干涉仪，第一标准镜，反射率4%，第二标准镜，反射率4%，第三标准镜，反射率的选择范围为4% 13%，一块衰减片，透射率介于0. 30 0. 36之间，其特征在于该方法包括以下步骤①利用所述的斐索干涉仪，采用现有的绝对检验法对第一标准镜、第二标准镜和第三标准镜进行绝对检验，得到第三标准镜的绝对面形分布C(x，y)并存储；②测量斐索干涉仪的系统误差将第一标准镜装夹在所述的斐索干涉仪的参考镜调整架上，将所述的第三标准镜装夹在斐索干涉仪的待测镜调整架上，在第一标准镜和第三标准镜之间插入所述的衰减片，该衰减片与所述的第一标准镜的倾角〈1°，利用所述的斐索干涉仪测量第三标准镜的波面数据WtlU, y)并存储，所述的斐索干涉仪按下列公式计算出斐索干涉仪的系统误差Wsys—m Wsys err=W0 (x, y)-C(x, y)；
③将待测镜调整架上的第三标准镜更换为待测平面光学元件，利用斐索干涉仪测量待测平面光学元件波面数据W1 (X，y)并存储；④所述的斐索干涉仪利用下列公式计算出待测平面光学元件的绝对面形分布Wtest (X，y)Wtest (XJ)=W1 (x, y)-Wsys err=W1 (x, y)-[w0 (x，y)_C (x,y)]。所述的绝对检验方法为奇偶函数法、旋转对称法或镜面对称法。本发明与现有技术相比，其显著优点为I、待测平面光学元件反射率>13%时，插入透射率介于O. 30 O. 36之间的光强衰减片进行测量。相比于传统检验方法，插入光强衰减片能保证反射率>13%的平面光学元件面形干涉测量时所需的80%以上干涉对比度，并且不会产生因多次反射寄生干涉引起的测
量误差。2、本发明测量中避免了斐索干涉仪的系统误差，与传统检验方法相比，提高了检测精度。


图I为本发明方法步骤2测量光路示意图。图2为本发明方法步骤3测量光路示意图。
具体实施例方式为了更好的理解本发明实施例的目的、技术方案和优点，下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。实施例I一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法，步骤如下①利用斐索干涉仪1，采用背景技术文献4所述的奇偶函数法对4%反射率第一标准镜2、4%反射率第二标准镜3和4%反射率第三标准镜4进行绝对检验，得到第三标准镜4的绝对面形分布C(x, y)并存储；②将第一标准镜2装夹在斐索干涉仪I的参考镜调整架1_2上，将第三标准镜4装夹在斐索干涉仪I的待测镜调整架1_3上，在第一标准镜2和第三标准镜4之间插入透射率为O. 36的衰减片5，该衰减片5与第一标准镜2的倾角O. 8°，如图I所示，利用斐索干涉仪I测量第三标准镜4的波面数据y)并存储，斐索干涉仪I按下列公式计算出斐索干涉仪I的系统误差wsys—Wsys err=W0 (x, y)-C (x, y)；③将待测镜调整架1_3上的第三标准镜4更换为15%反射率的待测平面光学元件6，如图2所示，利用斐索干涉仪I测量待测平面光学元件6波面数据W1U, y)并存储；④斐索干涉仪I利用下列公式计算出待测平面光学元件6的绝对面形分布Wtest (X，y)Wtest (X, y) =W1 (x, y) -Wsys err=W1 (x, y)- [W0 (x, y) _C (x, y)]。测量结果与现有方法的对比如下表I所示
权利要求
1.一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法，该检测方法所使用工具包括斐索干涉仪(I )，第一标准镜(2)，反射率4%，第二标准镜(3)，反射率4%，第三标准镜(4)，反射率的选择范围为4% 13%，一块衰减片(5)，透射率介于O. 30 O. 36之间，其特征在于该方法包括以下步骤 ①利用所述的斐索干涉仪(1)，采用现有的绝对检验法对第一标准镜(2)、第二标准镜(3)和第三标准镜(4)进行绝对检验，得到第三标准镜(4)的绝对面形分布C(x，y)并存储； ②测量斐索干涉仪的系统误差将第一标准镜(2)装夹在所述的斐索干涉仪(I)的参考镜调整架上，将所述的第三标准镜(4)装夹在斐索干涉仪(I)的待测镜调整架上，在第一标准镜(2)和第三标准镜(4)之间插入所述的衰减片(5)，该衰减片(5)与所述的第一标准镜(2)的倾角〈1°，利用所述的斐索干涉仪(I)测量第三标准镜(4)的波面数据WciUy)并存储，所述的斐索干涉仪(I)按下列公式计算出斐索干涉仪(I)的系统误差Wsys m Wsys—err=W0(x, y)_C(x, y)； ③将待测镜调整架上的第三标准镜(4)更换为待测平面光学元件(6)，利用斐索干涉仪(I)测量待测平面光学元件(6)波面数据W1Uy)并存储； ④所述的斐索干涉仪(I)利用下列公式计算出待测平面光学元件(6)的绝对面形分布Wtest (χ，y) Wtest (χ, y) =W1 (χ, y) -Wsys err=W1 (x, y)- [W0 (x，y) _C (χ, y)]。
2.根据权利要求I所述的平面光学元件面形的检测方法，其特征在于所述的绝对检验方法为奇偶函数法、旋转对称法或镜面对称法。
全文摘要
一种用于反射率>13%的平面光学元件面形的检测方法，该检测方法所使用工具包括斐索干涉仪、两块4%反射率的平面标准镜、一块4%～13%反射率的平面标准镜、一块透射率介于0.30～0.36之间的反射式或吸收式的衰减片。该检测方法首先对4%反射率、4%反射率和4%～13%反射率的三块标准镜进行绝对检验，得到4%～13%反射率平面标准镜的绝对面形；其次在干涉腔内插入衰减片，对4%～13%反射率的平面标准镜进行相对检验，计算出干涉仪系统误差；最后对待测元件进行相对检验，扣除系统误差，得到待测元件的绝对面形分布。本发明对反射率>13%的平面光学元件面形检测具有较高的检测精度。
文档编号G01B11/24GK102818534SQ20121028961
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者张敏, 唐锋, 王向朝, 戴凤剑 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所