[其他]偏振條紋掃描數字干涉儀

無效

• 申請號: 85106007
• 申請日: 1985-08-06
• 公開（公告）號: CN85106007B
• 公開（公告）日: 1988-03-02
• 發明（設計）人: 伍樹東;陳祥禎;陶琇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01B9/02
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張澤純

本發明屬于干涉儀，主要用于各種光學元件的光學檢驗。

條紋掃描數字干涉儀是1974年首先由美國貝爾電話公司的J.H.Bruning等人提出的（Appl.opt.1974，vol，13，№11，2693），以后相繼被TROPEL，ZYGO公司發展為商品（MSchahamsupIE，1981，vol，306183;vs4201473-A），現在條紋掃描數字干涉儀已成為高精度波面測量最有效的手段。

目前條紋掃描數字干涉儀，例如ZYGO干涉儀由光源、條紋掃描干涉裝置、光電檢測及數據處理系統組成。其中條紋掃描都是采用壓電晶體改變一干涉臂的光程來實現的。然而這種方法有下列缺點：

1.精密控制壓電晶體不易做到;

2.必須采用雙臂干涉方法，它對氣流和震動極為敏感，使得系統對工作環境條件要求嚴格;

3.要求高精度參考面，其他光學元件要求也較高;

4.必須使用穩頻激光器作光源。

5.干涉條紋不穩定，很難觀察象差的零級干涉條紋;

6.系統結構復雜。

為了克服上述缺點，發明人曾于1984年8月在日本第13屆國際光學會議上提出了一種新型的條紋掃描原理-偏振條紋掃描，並在中國光學學報上發表了“偏振條紋掃描干涉儀”一文（光學學報，1985，Vol、5，№2），對偏振條紋掃描原理作了進一步閘述。

該文描述了一種檢測透鏡的偏振條紋掃描小孔干涉儀，如附圖6所示。沿光束前進的方向依次是偏振軸可調的起偏器〔12〕，聚光鏡〔2〕，針孔板〔3〕、被測透鏡〔4〕、帶偏振小孔〔14〕的偏振板〔13〕、成象透鏡〔6〕、四分之一波片〔15〕和旋轉檢偏器〔7〕。其結構的特點是：被測透鏡〔4〕處于偏振軸可調的起偏器〔12〕之后;偏振小孔〔14〕位于被測透鏡〔4〕的大孔徑角一方;成象透鏡〔6〕位于偏振板〔13〕和四分之一波片〔15〕之間，成象透鏡〔6〕一方面使光束準直地進入波片〔15〕，另一方面對被測透鏡〔4〕成象。這一結構存在下列問題：

1.由于被測透鏡〔4〕，特別是被測透鏡為顯微物鏡，處于偏振軸可調的起偏器之后，有退偏作用，使入射到偏振小孔〔14〕上的不再是純線偏振光，干涉條紋不能完全消零，影響儀器的高精度測量。

2.偏振小孔〔14〕位于被測透鏡〔4〕的大孔徑角一方，這要求偏振小孔很小，如N.A＝0.25時，要求小孔直徑遠小于2微米，因為偏振膜厚～100微米，相當于100∶1的長筒小孔，難于制作。

3.四分之一波片〔15〕，有多個反射面，引起額外的干涉條紋，干涉圖的噪音不可避免，影響測量精度。若采用反射面鍍增透膜的話，波片的膠合層會在鍍膜過程中受熱而破壞，難于獲得高質量的波片。

4.波片的相移與光束入射角有關，引起不均勻相移，產生測量誤差，這是高精度測量儀器不許的，因此要求波片〔15〕前使用透鏡〔6〕，保證以平行光準直地進入波片〔15〕。透鏡〔6〕一方面使光束準直地進入波片，另一方面又要對被測透鏡〔4〕成象，因而該透鏡與偏振板〔13〕的距離已限定等于焦距，成象倍率不能改變，這就限制了該干涉儀不能適應對不同孔徑的被測透鏡〔4〕進行測量。

5.附圖6所示的干涉儀，不能測量球面和平面反射光學元件。

綜上分析，發明人雖然在“偏振條紋掃描干涉儀”一文中提出了如附圖6所示的干涉儀的原理結構，由于存在上述問題，該干涉儀實際上只是一種測量某種孔徑的透鏡的偏振條紋掃描干涉儀的原理演示裝置，不能測量球面和平面的反射元件，不能構成應用廣泛的實用的測量儀器。

本發明的目的是：基于發明人提出的原理，提供測量透鏡、球面和平面等光學元件的偏振條紋掃描數字干涉儀的實用儀器。

本發明的偏振條紋掃描數字干涉儀如圖1、2、4、5所示，沿光束前進的方向，依次是被測透鏡〔4〕或顯微物鏡〔18〕、位相偏振編碼器〔5〕〔偏振軸可調的起偏器〔12〕、帶偏振小孔〔14〕的偏振板〔13〕和費涅爾相板〔15〕構成〕，成象透鏡〔6〕、旋轉檢偏器〔7〕，微機〔10〕通過同步控制機構〔8〕使旋轉檢偏器〔7〕同步旋轉，產生條紋掃描，干涉圖被電視攝象機〔9〕接收，送入微機〔10〕進行數據處理。