镜片面形在线检测仪的光学系统研究与设计
发布时间：2021-03-09 18:57
随着光学产品应用的广泛普及,对光学镜片的精度要求也逐渐提高。要提高光学镜片的精度不仅要提高光学镜片的加工精度,更为关键的是提高光学镜片的检测精度,其中干涉检测依然是目前光学检测技术最为经典和有效的方法。针对目前光学车间常用的样板法检测镜片面形所存在的接触式检验、不能定量检测、易对镜片面形造成二次伤害、易受检验人员主观因素的影响等问题,课题组在普通泰曼格林分光系统的基础上引入偏振干涉,通过软件模拟和搭建实验光路,采集干涉图样,提高了干涉条纹的对比度。针对课题（项目编号:2016H0013）检测范围要求,对整个面形检测作系统的分析,在实验研究过程中,发现对小曲率半径的光学镜片,尤其是凸球面,采用平行光作为检测光源无法达到实际检测口径要求。本文在平行光的光路基础上研究设计了以会聚光作为检测光源的面形检测方案。文章首先对干涉理论进行研究分析,通过对采用平行光和会聚光分别检测凸面镜和凹面镜的四种检测方案的理论研究分析,采用ZEMAX软件进行模拟分析,并进一步搭建实验光路采集实验数据,得到不同曲率的面形干涉图样。针对四种检测方案的理论分析,结合课题检测要求,通过计算分析确定镜片面形检测的整体检测方...
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２上海乾曜ＱＹ－Ｓ－１５０卧式干涉仪??Ｆｉｇ．?１－２?ＱＹ－Ｓ－１５０?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ｓｈａｎｇｈａｉ?ｑｉａｎｙａｏ??，－
（ａ）?ＴＭ－Ｍａｒｃ－８０激光干涉仪?（ｂ）?Ｈｉ－ｍａｒｃ－１００激光干涉仪??图１－３南京英特飞光电技术有限公司激光干涉仪产品??Ｆｉｇ．１－３?Ｌａｓｅｒ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆＮａｎｊｉｎｇ?ＩｎｔｅｒＦｅｒｏ?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?Ｃｏ．ｌｔｄ??１．３．２国外发展状况??国外对干涉测量技术的研制要比国内的起步早，技术也更为成熟，而且具有先??进的加工技术和检测技术，因此在干涉领域长期占据领先地位，尤其以美国Ｚｙｇｏ??干涉仪为主流。美国Ｚｙｇｏ公司主要有以下三大系列的数字波面千涉仪产品［２９ＨＭ］：??ＧＰＩＴＭ系列、ＶｅｒｉｆｉｒｅＴＭ系列和ＤＶＤＴＭ系列，每个系列都有相应的配套的分析软??件，测量精度高。其中ＧＰＩ－ＸＰ型是Ｚｙｇｏ在世界占有率最高的一款相位型激光干涉??仪［２５］，其外观大致如图１－４所示，可用于平面和球面的面形检测、静态千涉条纹判??圓劍??图１？４?Ｚｙｇｏ公司ＧＰＩ系列??Ｆｉｇ．?１－４?ＧＰＩ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?Ｚｙｇｏ?ｃｏｍｐａｎｙ??读、面形偏差测量等丰富的光学测量功能，且配有功能强大的ＭｅｔｒｏＰｒｏ软件，平面??测量精度达到ＰＶ－／１／Ｉ００，球面测量精度优于／１／１４０。此外，美国的ＶＥＥＣＯ公司研??－５－??
ＧＰＩＴＭ系列、ＶｅｒｉｆｉｒｅＴＭ系列和ＤＶＤＴＭ系列，每个系列都有相应的配套的分析软??件，测量精度高。其中ＧＰＩ－ＸＰ型是Ｚｙｇｏ在世界占有率最高的一款相位型激光干涉??仪［２５］，其外观大致如图１－４所示，可用于平面和球面的面形检测、静态千涉条纹判??圓劍??图１？４?Ｚｙｇｏ公司ＧＰＩ系列??Ｆｉｇ．?１－４?ＧＰＩ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?Ｚｙｇｏ?ｃｏｍｐａｎｙ??读、面形偏差测量等丰富的光学测量功能，且配有功能强大的ＭｅｔｒｏＰｒｏ软件，平面??测量精度达到ＰＶ－／１／Ｉ００，球面测量精度优于／１／１４０。此外，美国的ＶＥＥＣＯ公司研??－５－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度大口径球面干涉仪光学系统的设计探讨[J]. 贺军峰,崔庚彦. 技术与市场. 2014(04)
[2]不同扩束镜对激光切割质量的影响研究[J]. 尹同芳,覃贤德,梁燎原,林小波. 印制电路信息. 2012(S1)
[3]一种球面在线检测系统及其结构设计[J]. 韩振华,林健,卓金寨,王敏. 光学仪器. 2012(01)
[4]汇聚式反射抛物面的宏观聚光测试[J]. 苏成仁. 应用光学. 2011(02)
[5]Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真[J]. 杨佳文,黄巧林,韩友民. 航天返回与遥感. 2010(05)
[6]高功率激光发射系统的一级扩束设计[J]. 邵帅,高云国,郭劲. 激光与红外. 2010(07)
[7]折反射式连续变倍扩束系统的设计[J]. 赵阳,巩岩. 光电工程. 2010(04)
[8]非球面光学元件面形检测方法[J]. 贾世奎,李成贵,杨辉,张庆荣. 上海计量测试. 2009(05)
[9]移相式泰曼型CO2激光干涉仪的研究[J]. 贺俊,王青,高志山,陈磊. 红外与激光工程. 2008(S1)
[10]几何量测量在光学车间现场检验中的应用[J]. 童毅,刘涛. 红外与激光工程. 2008(S1)
博士论文
[1]光干涉法检测光学非球面面形研究[D]. 权贵秦.西安电子科技大学 2012
[2]同步移相干涉测量的抗振技术研究[D]. 左芬.南京理工大学 2008
[3]超光谱成像仪成像链的调制传递函数研究[D]. 李宏升.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
硕士论文
[1]大口径平面光学组件面形检测技术研究与应用[D]. 李佳斌.西南科技大学 2015
[2]高精度小平面干涉检测技术研究[D]. 刘婷.西安工业大学 2015
[3]基于偏振相干技术的光学面形在线检测系统设计[D]. 王芬.福建师范大学 2015
[4]基于图像处理的大口径光学平面检测算法研究[D]. 王飞.西安工业大学 2015
[5]基于数据采集器的半导体激光器恒温控制系统研究[D]. 温春林.哈尔滨工业大学 2014
[6]变焦距光学系统设计[D]. 于春玲.南京理工大学 2013
[7]超高分辨率星载光学系统装调检测[D]. 詹明媚.福建师范大学 2013
[8]基于激光平面干涉仪的平晶面形测量系统[D]. 翟保全.南京理工大学 2013
[9]基于C8051F340的MTF测试系统的研究[D]. 张学斌.苏州大学 2012
[10]泰曼—格林型球面镜片在线非接触检验技术研究[D]. 林健.福建师范大学 2012
本文编号：3073311
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２上海乾曜ＱＹ－Ｓ－１５０卧式干涉仪??Ｆｉｇ．?１－２?ＱＹ－Ｓ－１５０?Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ｓｈａｎｇｈａｉ?ｑｉａｎｙａｏ??，－
（ａ）?ＴＭ－Ｍａｒｃ－８０激光干涉仪?（ｂ）?Ｈｉ－ｍａｒｃ－１００激光干涉仪??图１－３南京英特飞光电技术有限公司激光干涉仪产品??Ｆｉｇ．１－３?Ｌａｓｅｒ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆＮａｎｊｉｎｇ?ＩｎｔｅｒＦｅｒｏ?Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?Ｃｏ．ｌｔｄ??１．３．２国外发展状况??国外对干涉测量技术的研制要比国内的起步早，技术也更为成熟，而且具有先??进的加工技术和检测技术，因此在干涉领域长期占据领先地位，尤其以美国Ｚｙｇｏ??干涉仪为主流。美国Ｚｙｇｏ公司主要有以下三大系列的数字波面千涉仪产品［２９ＨＭ］：??ＧＰＩＴＭ系列、ＶｅｒｉｆｉｒｅＴＭ系列和ＤＶＤＴＭ系列，每个系列都有相应的配套的分析软??件，测量精度高。其中ＧＰＩ－ＸＰ型是Ｚｙｇｏ在世界占有率最高的一款相位型激光干涉??仪［２５］，其外观大致如图１－４所示，可用于平面和球面的面形检测、静态千涉条纹判??圓劍??图１？４?Ｚｙｇｏ公司ＧＰＩ系列??Ｆｉｇ．?１－４?ＧＰＩ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?Ｚｙｇｏ?ｃｏｍｐａｎｙ??读、面形偏差测量等丰富的光学测量功能，且配有功能强大的ＭｅｔｒｏＰｒｏ软件，平面??测量精度达到ＰＶ－／１／Ｉ００，球面测量精度优于／１／１４０。此外，美国的ＶＥＥＣＯ公司研??－５－??
ＧＰＩＴＭ系列、ＶｅｒｉｆｉｒｅＴＭ系列和ＤＶＤＴＭ系列，每个系列都有相应的配套的分析软??件，测量精度高。其中ＧＰＩ－ＸＰ型是Ｚｙｇｏ在世界占有率最高的一款相位型激光干涉??仪［２５］，其外观大致如图１－４所示，可用于平面和球面的面形检测、静态千涉条纹判??圓劍??图１？４?Ｚｙｇｏ公司ＧＰＩ系列??Ｆｉｇ．?１－４?ＧＰＩ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｏｆ?Ｚｙｇｏ?ｃｏｍｐａｎｙ??读、面形偏差测量等丰富的光学测量功能，且配有功能强大的ＭｅｔｒｏＰｒｏ软件，平面??测量精度达到ＰＶ－／１／Ｉ００，球面测量精度优于／１／１４０。此外，美国的ＶＥＥＣＯ公司研??－５－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高精度大口径球面干涉仪光学系统的设计探讨[J]. 贺军峰,崔庚彦. 技术与市场. 2014(04)
[2]不同扩束镜对激光切割质量的影响研究[J]. 尹同芳,覃贤德,梁燎原,林小波. 印制电路信息. 2012(S1)
[3]一种球面在线检测系统及其结构设计[J]. 韩振华,林健,卓金寨,王敏. 光学仪器. 2012(01)
[4]汇聚式反射抛物面的宏观聚光测试[J]. 苏成仁. 应用光学. 2011(02)
[5]Zernike多项式在拟合光学表面面形中的应用及仿真[J]. 杨佳文,黄巧林,韩友民. 航天返回与遥感. 2010(05)
[6]高功率激光发射系统的一级扩束设计[J]. 邵帅,高云国,郭劲. 激光与红外. 2010(07)
[7]折反射式连续变倍扩束系统的设计[J]. 赵阳,巩岩. 光电工程. 2010(04)
[8]非球面光学元件面形检测方法[J]. 贾世奎,李成贵,杨辉,张庆荣. 上海计量测试. 2009(05)
[9]移相式泰曼型CO2激光干涉仪的研究[J]. 贺俊,王青,高志山,陈磊. 红外与激光工程. 2008(S1)
[10]几何量测量在光学车间现场检验中的应用[J]. 童毅,刘涛. 红外与激光工程. 2008(S1)
博士论文
[1]光干涉法检测光学非球面面形研究[D]. 权贵秦.西安电子科技大学 2012
[2]同步移相干涉测量的抗振技术研究[D]. 左芬.南京理工大学 2008
[3]超光谱成像仪成像链的调制传递函数研究[D]. 李宏升.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
硕士论文
[1]大口径平面光学组件面形检测技术研究与应用[D]. 李佳斌.西南科技大学 2015
[2]高精度小平面干涉检测技术研究[D]. 刘婷.西安工业大学 2015
[3]基于偏振相干技术的光学面形在线检测系统设计[D]. 王芬.福建师范大学 2015
[4]基于图像处理的大口径光学平面检测算法研究[D]. 王飞.西安工业大学 2015
[5]基于数据采集器的半导体激光器恒温控制系统研究[D]. 温春林.哈尔滨工业大学 2014
[6]变焦距光学系统设计[D]. 于春玲.南京理工大学 2013
[7]超高分辨率星载光学系统装调检测[D]. 詹明媚.福建师范大学 2013
[8]基于激光平面干涉仪的平晶面形测量系统[D]. 翟保全.南京理工大学 2013
[9]基于C8051F340的MTF测试系统的研究[D]. 张学斌.苏州大学 2012
[10]泰曼—格林型球面镜片在线非接触检验技术研究[D]. 林健.福建师范大学 2012
本文编号：3073311
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