專利名稱：一種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
高精度干涉儀表面測(cè)量變得越來(lái)越重要，不但在傳統(tǒng)的光學(xué)制造領(lǐng)域，而且在像光盤面或者半導(dǎo)體晶體面這樣的新領(lǐng)域。PV值在亞納米范圍的檢測(cè)精度要求越來(lái)越多。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是近代大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷提高，對(duì)系統(tǒng)的精度要求日益提高。在光刻系統(tǒng)中，越來(lái)越短的波長(zhǎng)要求我們使用更高精度的光刻物鏡。在這之前我們需要更高精度的檢測(cè)技術(shù)來(lái)滿足加工及系統(tǒng)集成的需要。光學(xué)面形高精度檢測(cè)技術(shù)是極大規(guī)模集成電路及成套設(shè)備制造工藝中關(guān)鍵技術(shù)之一。最著名的絕對(duì)測(cè)量方法是三平面法，通過(guò)平面互檢，旋轉(zhuǎn)的方式，將三個(gè)平面的面 形解出來(lái)。skip-test這種測(cè)量方式可以測(cè)試比干涉儀的孔徑更大的平面,Ritchty-Common方式與這種方式類似，可以測(cè)量具有發(fā)散球面光束的面。由于數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化的問(wèn)題，這些方法都沒(méi)有被廣泛的使用。同時(shí)這些方法中有的使用了反函數(shù)，Zernike多項(xiàng)式和坐標(biāo)變換來(lái)提取全孔徑數(shù)據(jù)。自然地，匹配Zernike多項(xiàng)式限制了測(cè)量結(jié)果的帶寬。通過(guò)測(cè)量平面旋轉(zhuǎn)兩個(gè)不同的角度，Kuchel設(shè)計(jì)了一種在Ritchey-Common測(cè)量方法基礎(chǔ)上獲得高分辨率數(shù)據(jù)的方法。從輪廓測(cè)量到全孔徑測(cè)量，在經(jīng)典的三平面法的基礎(chǔ)上衍生了許多方法。一種方法是旋轉(zhuǎn)其中一個(gè)平面，通過(guò)增加角度旋轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)來(lái)解出面形結(jié)果，另一種方法是使用4步測(cè)量來(lái)匹配波前，通過(guò)求解Zerinke系數(shù)來(lái)解出面形。Ai設(shè)計(jì)了一種基于對(duì)稱性的測(cè)量方式。Mack結(jié)合了具有對(duì)稱性原理四方位角測(cè)量位置的方法,這種方法可以匹配Zernike算法來(lái)分離到5 Θ項(xiàng)的平面或者球面的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差。Kuchel設(shè)計(jì)了一種通過(guò)將兩個(gè)平面放入干涉儀中，通過(guò)選擇不同的入射角來(lái)產(chǎn)生不同的角度測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而求出面形的方法。對(duì)于球面測(cè)量，最著名的測(cè)量方法是雙球面，三位置法測(cè)量，測(cè)量在貓眼，焦點(diǎn)位置的結(jié)果。由于在斐索干涉儀測(cè)量過(guò)程中，在貓眼位置容易引起誤差，所以通常使用低f數(shù)的系統(tǒng)。最常見(jiàn)的誤差具有2 Θ的對(duì)稱性，Selberg設(shè)計(jì)了一種增加兩次測(cè)量來(lái)移除這個(gè)誤差的方法。上述方法都是一些常見(jiàn)的絕對(duì)測(cè)量方法，大多都使用商業(yè)相位移動(dòng)干涉儀來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常的軟件都會(huì)提供三平面法、雙球面、三位置法測(cè)量?；赯ernike多項(xiàng)式的方法依然很實(shí)用，但是測(cè)量結(jié)果的誤差受限于Zernike項(xiàng)數(shù)的選取。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大口徑光學(xué)系統(tǒng)在天文光學(xué)、空間光學(xué)、空間目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、慣性約束聚變(ICF)等高技術(shù)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此大口徑光學(xué)元件的制造需要與之精度相適應(yīng)的檢測(cè)方法和儀器。目前大口徑光學(xué)元件的表面加工質(zhì)量一般是使用大口徑的移相干涉儀，這就要求要有一塊與被測(cè)元件尺寸相同或者更大的標(biāo)準(zhǔn)面形，而這樣一個(gè)高精度的標(biāo)準(zhǔn)表面，不僅加工難度極大，而且制造周期長(zhǎng)，制造成本高，這些都無(wú)形地增加了檢測(cè)的成本和難度。為了尋求一種低成本的檢測(cè)手段，國(guó)外在20世紀(jì)80年代開(kāi)展了子孔徑拼接這一方案的研究，即使用小口徑、高精度、高分辨率的干涉儀通過(guò)相關(guān)拼接技術(shù)來(lái)復(fù)原大口徑光學(xué)元件的波前相位數(shù)據(jù)，這是一項(xiàng)新的高精度、大孔徑面形檢測(cè)手段，它既保留了干涉測(cè)量的高精度，又免去了使用與全孔徑尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)波面，從而大大降低了成本，同時(shí)還可以獲得大孔徑干涉儀所截去的波面高頻信息。子孔徑測(cè)試概念是在1982年，由美國(guó)Arizona光學(xué)中心的C. J. Kim首先提出來(lái)的，他使用小口徑平面反射鏡陣列代替大口徑平面反射鏡實(shí)現(xiàn)了拋物面鏡的自準(zhǔn)直檢驗(yàn)。上世紀(jì)90年代初，隨著計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)逐步轉(zhuǎn)入到應(yīng)用研究階段。s. T. Theodore將子孔徑測(cè)試技術(shù)應(yīng)用于一種改進(jìn)的Ritchey-Common配置中，該配置比通常的Ritchey-Common配置具有較短的光程，能夠有效減少大氣擾動(dòng)的影響，而且返回光學(xué)元件的直徑小于測(cè)試光束的直徑。這期間發(fā)展的拼接算法使多個(gè)子孔徑的重疊區(qū)的不匹配最小化，以達(dá)到高空間分辨率的全孔徑面形重構(gòu)，并且誤差均化思想的引入使得拼接算法的精度有了很大的提高，·這些相關(guān)技術(shù)主要應(yīng)用在大口徑平面面形檢驗(yàn)，用于擴(kuò)展其橫向動(dòng)態(tài)范圍。1997年，M. Bray制造出實(shí)用化的用于大口徑光學(xué)平面元件檢測(cè)的子孔徑拼接干涉儀。隨后幾年，M. Bray將功率譜密度(PSD)概念引入到拼接干涉儀特性分析中，分析表明它能較準(zhǔn)確地描述由子孔徑邊緣效應(yīng)引起的拼接“噪聲”。2003年美國(guó)QED技術(shù)公司研制成功了 SSI自動(dòng)拼接干涉儀，能夠高精度檢測(cè)口徑200mm以內(nèi)的平面、球面、適當(dāng)偏離度的非球面。其拼接算法在繼承了早期算法的優(yōu)點(diǎn)外，還補(bǔ)償了通常算法所校正的相對(duì)調(diào)整誤差之外的系統(tǒng)誤差，進(jìn)一步提高了拼接精度。國(guó)內(nèi)，子孔徑測(cè)試技術(shù)的研究開(kāi)始于上世紀(jì)90年代初，主要用于大口徑平面光學(xué)元件檢測(cè)。南京理工大學(xué)把子孔徑測(cè)試技術(shù)應(yīng)用到相移平面干涉儀中，將測(cè)試口徑范圍從250mm 擴(kuò)展到 500mm。90年代中后期，浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室用子孔徑測(cè)試技術(shù)檢驗(yàn)了某資源衛(wèi)星的RC光學(xué)系統(tǒng)，并提出了拼接目標(biāo)函數(shù)分析法，在減少子孔徑間兩兩拼接造成誤差累積和傳遞方面具有積極的意義。從子孔徑拼接干涉儀的使用原理來(lái)說(shuō)，子孔徑拼接干涉儀通常使用斐索相移干涉儀作為測(cè)量頭，在高精度移相干涉儀中，主要測(cè)量參考面和待測(cè)面的相位差，測(cè)量結(jié)果既有待測(cè)面的面形誤差，又有參考面的誤差。移相干涉測(cè)量法的測(cè)量重復(fù)性精度非常高，但是測(cè)量的精度受限于參考面的精度。如果參考面的誤差可以移除，整個(gè)干涉儀的測(cè)量精度就可以有較大提高。絕對(duì)測(cè)量就可以在測(cè)量過(guò)程中移除參考面的誤差，通常的絕對(duì)測(cè)量需要三平面互檢，需要在檢測(cè)過(guò)程中更換鏡子，更換鏡子的過(guò)程就會(huì)在測(cè)量過(guò)程中引入重復(fù)性誤差和再現(xiàn)性誤差。在本專利中，在子孔徑拼接過(guò)程中，把各個(gè)子孔徑當(dāng)做不同的平面，在子孔徑拼接的過(guò)程中標(biāo)定出參考面和子孔徑的面形誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，以實(shí)現(xiàn)在檢測(cè)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)絕對(duì)標(biāo)定，同時(shí)不更換鏡子。
為達(dá)成所述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，包括激光器、分光鏡、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、第一反射鏡、參考鏡、轉(zhuǎn)臺(tái)、移相器、半透半反鏡、第二反射鏡、待測(cè)鏡、平移臺(tái)、聚光鏡、CCD探測(cè)器和計(jì)算機(jī)，其中激光器放在準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置，分光鏡放置在激光器和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)之間；分光鏡中心與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)中心連線為光軸，第一反射鏡與光軸成45°夾角；激光器、分光鏡、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、第一反射鏡中心在同一光軸上；參考鏡垂直于反射后光軸，參考鏡中心對(duì)準(zhǔn)第一反射鏡中心；參考鏡固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上面，轉(zhuǎn)臺(tái)垂直于反射后光軸，移相器與轉(zhuǎn)臺(tái)相連，用于控制參考鏡的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生移相；待測(cè)鏡垂直于反射后光軸，待測(cè)鏡固定在平移臺(tái)上，平移臺(tái)垂直于反射后光軸；聚光鏡中心對(duì)準(zhǔn)分光鏡中心；CCD探測(cè)器放在聚光鏡后面；計(jì)算機(jī)與CCD探測(cè)器連接；半透半反鏡與待測(cè)鏡的待測(cè)面成45°夾角，第二反射鏡與待測(cè)鏡的待測(cè)面成45°夾角；半透半反鏡與光軸成45°夾角，照明光入射到半透半反鏡時(shí)，一半照明光透射，一半照明光反射；待測(cè)面反射的光，一部分經(jīng)過(guò)半透半反鏡透射，一部分經(jīng)過(guò)第二反射鏡反射后再經(jīng)半透半反鏡反射；第二反射鏡與待測(cè)面成45°夾角，與光軸成45°夾角，用于將照明光反射，將測(cè)試光反射；以及激光器，用于發(fā)出激光作為照明光源；
分光鏡，用于將照明光透射，以及用于將干涉光反射；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，用于將激光器發(fā)出的激光準(zhǔn)直；第一反射鏡，用于將照明光反射，以及用于將干涉光反射；參考鏡，用于提供參考面；轉(zhuǎn)臺(tái)，用于放置參考鏡，同時(shí)控制參考鏡旋轉(zhuǎn)；移相器，用于產(chǎn)生移相，移相器和轉(zhuǎn)臺(tái)相連，由計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)的移動(dòng)；半透半反鏡，用于將照明光一部分透射，一部分反射，將測(cè)試光一部分透射，一部分反射；第二反射鏡用于將照明光反射，將第一路測(cè)試光反射；待測(cè)鏡含有所述的待測(cè)面；平移臺(tái)，用于放置待測(cè)鏡，同時(shí)控制待測(cè)鏡的平動(dòng)；聚光鏡，用于將干涉后的干涉光投射到CCD探測(cè)器上，參考鏡的參考面反射產(chǎn)生的參考波和待測(cè)鏡的待測(cè)面反射產(chǎn)生的平面波發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉光會(huì)聚到CCD探測(cè)器上形成干涉圖案，CCD探測(cè)器記錄干涉圖案，計(jì)算機(jī)與CCD探測(cè)器連接，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)并處理CCD探測(cè)器記錄的干涉圖案；所述干涉圖案包含了參考面和待測(cè)面的信息，通過(guò)對(duì)干涉圖案的處理，可以分別求出參考面和待測(cè)面的面形，計(jì)算機(jī)能夠控制半透半反鏡和第二反射鏡自動(dòng)插入或者移出到該裝置的測(cè)量光路中。其中，所述半透半反鏡有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2，r為參考面半徑，半透半反鏡的一個(gè)邊界在參考面的投影位置經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量時(shí)參考面中心。其中，所述第二反射鏡有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2, r為參考面半徑，第二反射鏡的一個(gè)邊界經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量時(shí)參考面的邊界點(diǎn)。半透半反鏡有效通光面積X方向在參考面上最短投影為r/2，第二反射鏡x方向最短投影在參考面上的長(zhǎng)度為r/2。其中，所述轉(zhuǎn)臺(tái)可以使參考鏡旋轉(zhuǎn)任意角度，同時(shí)可以連接移相器進(jìn)行一維運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以帶有編碼功能。其中，所述平移臺(tái)用于控制待測(cè)鏡平動(dòng)，或者在二維方向移動(dòng)，或者單獨(dú)在一維方向移動(dòng)，所述平移臺(tái)是直線導(dǎo)軌的組合，或者是其他有二維運(yùn)動(dòng)能力的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的另一方面提供一種光學(xué)面形檢測(cè)方法，該方法使用上述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，該方法利用子孔徑拼接算法以及絕對(duì)測(cè)量法，所述子孔徑拼接算法中包含絕對(duì)測(cè)量法，在子孔徑拼接過(guò)程中解出參考面和待測(cè)面的面形誤差，參考面的面形信息用A表示，包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差A(yù)a和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差ks,即A=Aa+As，具體檢測(cè)步驟如下步驟SI :設(shè)參考鏡的正面為參考面、待測(cè)鏡的正面為待 測(cè)面；將參考鏡固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中，將待測(cè)鏡固定在平移臺(tái)中，參考面的中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)面的中心，此時(shí)中心點(diǎn)坐標(biāo)定為(0,0);裝置的激光器發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡，照明光透射過(guò)分光鏡照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上形成參考光，反射后的光束透射過(guò)參考鏡照射到待測(cè)鏡的待測(cè)面上反射形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉形成干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)透射，分光鏡反射，再經(jīng)聚光鏡會(huì)聚到CCD探測(cè)器上形成干涉圖案，CCD探測(cè)器記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后解出光程差信息為M1 = A+Bi其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B1表示待測(cè)鏡在中心位置子孔徑時(shí)的面形信息，M1表示為第一子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考面和待測(cè)面在中心位置第一子孔徑時(shí)發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S2 :用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差；待測(cè)面中心位置第一子孔徑B1包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差Bla和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差Bls，即B1=B1JBls，根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出參考面和待測(cè)面第一子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差A(yù)a’ Bla ；其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，Bla表示待測(cè)面在第一子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息；步驟S3 :用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟SI初始位置，用計(jì)算機(jī)控制平移臺(tái)在步驟SI的初始位置沿X軸負(fù)方向移動(dòng)距離r，這時(shí)子孔徑圓心位置由(0，0)變?yōu)?r，0)，這時(shí)參考面中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)鏡第二子孔徑圓心位置(r，O);測(cè)量參考面和第二子孔徑的光程差為M2 = A+B2其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B2表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形信息其圓心為(r，0)，M2表示為第二子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第二子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S4 :用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差，待測(cè)面第二子孔徑B2包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差B2s,即B2=B2a+B2s，根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出待測(cè)面第二子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a ；其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，B2a表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息；步驟S5 :用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)到步驟S3初始位置，控制半透半反鏡和第二反射鏡插入到系統(tǒng)中去；裝置激光器發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡，照明光透射過(guò)分光鏡照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上形成參考光，反射后的光束透射過(guò)參考鏡，一部分光照射到半透半反鏡時(shí)分成兩路光，第一路光經(jīng)半透半反鏡反射，再經(jīng)第二反射鏡反射照射到待測(cè)面反射形成第一路測(cè)試光。第二路光經(jīng)半透半反鏡透射照射到待測(cè)面反射形成第二路測(cè)試光。第一路測(cè)試光經(jīng)第二反射鏡反射，半透半反鏡反射，第二路測(cè)試光再經(jīng)半透半反鏡透射后和第一路測(cè)試光合光后形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡反射，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)透射，分光鏡反射，再經(jīng)聚光鏡會(huì)聚到CCD探測(cè)器上形成干涉圖案，CCD探測(cè)器記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后提取出半透半反鏡(8)和第二反射鏡(9)對(duì)應(yīng)區(qū)域的光程差信息，待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二路測(cè)試光的面形為B21，待測(cè)面對(duì)應(yīng)第一路測(cè)試光的面形為B22，參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形為A21，測(cè)量此時(shí)半透半反鏡和第二反射鏡對(duì)應(yīng)范圍的參考面和待測(cè)面的光程差；Μ，=A21+B21+B22
其中A21表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B21表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B22表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的面形信息；步驟S6 :用計(jì)算機(jī)控制半透半反鏡和第二反射鏡移出裝置的測(cè)量光路，用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟Si初始位置，用計(jì)算機(jī)控制平移臺(tái)移動(dòng)，測(cè)量剩余的子孔徑B3, B4,…，Bn得到剩余子孔徑與參考面的光程差結(jié)果M3, M4,…，Mn ；M3=A+B3M4=A+B4...Mn=A+Bn其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B3表示待測(cè)面在第三子孔徑位置時(shí)的面形信息，B4表示待測(cè)面在第四子孔徑位置時(shí)的面形信息，依此類推，Mn表示待測(cè)面在第η子孔徑位置時(shí)的面形信息；Μ3表示為第三子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第三子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，M4表示為第四子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第四子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，依此類推，Mn表示為第η子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第η子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S7 :根據(jù)記錄的光程差信息，使用計(jì)算機(jī)解出參考鏡的參考面的面形Α，待測(cè)鏡的待測(cè)面的全口徑面形B。其中，所述子孔徑檢測(cè)過(guò)程中，待測(cè)面B由子孔徑拼接而成，參考面Α、待測(cè)面B的面形信息可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，所述單個(gè)子孔徑的面形信息也可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)根據(jù)數(shù)學(xué)原理，面形信息可以分解為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)；旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度無(wú)關(guān)；旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)；待測(cè)面B由η個(gè)子孔徑拼接而成，；
A=Aa+As ；B=Ba+Bs ；B1=B1JBls ；B2=B2a+B2s。其中，能夠根據(jù)已有的測(cè)量結(jié)果，利用絕對(duì)測(cè)量方法標(biāo)定出第一子孔徑，第二子孔徑和參考面的面形，再根據(jù)子孔徑拼接原理求出待測(cè)面面形B ；M^A+Bi ；M2=A+B2 ； 第一子孔徑和第二子孔徑利用角度旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測(cè)量方法可以多次旋轉(zhuǎn)參考面進(jìn)行測(cè)量，求取旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，Aa, Bla, B2a ；M1=WB1JBls ；M2=Aa+As+B2a+B2s ；根據(jù)上式可以求出M/ =B1^As=M1-Aa-Bla ；M2 ’ =B2s+As=M2-Aa_B2a ；M/表示的是第一子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分，M2,表示的是第二子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分；加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果Μ，=A21+B21+B22 ；可以從參考面A和第二子孔徑B2a中提取A21, B21, B22對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)
1 a) ^213) ^22a ;上式減去參考面和待測(cè)面對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)A21a，B21a, B22a后，可得Ms，=A21s+B21s+B22s ；其中A21s表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)信息,B21s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息，B22s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息；設(shè)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域?yàn)锽12，對(duì)于重疊區(qū)域，在子孔徑一和子孔徑二測(cè)量過(guò)程中，可以提取出關(guān)于重疊區(qū)域的相關(guān)方程；由于面形只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，所以只需求出參考面上一條半徑的面形數(shù)據(jù)就可以求得整個(gè)面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)的數(shù)據(jù)；根據(jù)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域設(shè)置可知，重疊區(qū)域第一子孔徑和第二子孔徑圓心之間距離為r，即為第一子孔徑和第二子孔徑連線為第一子孔徑和第二子孔徑半徑；根據(jù)探測(cè)器讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以求出半徑上的采樣點(diǎn)共有N個(gè)；對(duì)于每個(gè)采樣點(diǎn)列方程對(duì)于第一子孔徑，根據(jù)M/ =B1JAs=M1-Aa-Bla，在半徑上的方程如下Asr^Blsl=M1/Asr^Bls2=M1/...Asrn+Blsn=Mln，
其中Asrt，Asrf…Asm為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，Blsl，Bls2-Blsn為待測(cè)面第一子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，Mn’ ,M1/ "·Μ1η’表示M/中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值；對(duì)于第二子孔徑，根據(jù)M2，=B2s+As=M2-Aa-B2a,在半徑上的方程如下第二子孔徑測(cè)量過(guò)程中，由于目前只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，根據(jù)第二子孔徑測(cè)量時(shí)，參考面和待測(cè)面的位置關(guān)系，所以相當(dāng)于將參考面重疊區(qū)域半徑逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后與第二子孔徑的半徑對(duì)應(yīng)，可得半徑上的對(duì)應(yīng)方程Asrn+B2sl=M21，AsmJB2s2=M2/
...Asrl+B2sn=M2n ’其中Asm，Asrn^1-Asrl為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，B2sl, B2s2-B2sn為待測(cè)面第二子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，M21 ’ ,M2/…M2n’表示M2’中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值；根據(jù)重置區(qū)域定義 Blsl=B2sl, Bls2=B2s2…Blsn=B2snO加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果Ms’ =A21s+B21s+B22s,在半徑上的對(duì)應(yīng)方程為Asrl+Blsl+B2sn/2=Msn ’Asr2+Bls2+B2sn/2+1-Msn_2…Asrn/2+Blsn/2+B2sn-Msn/2根據(jù)上述方程聯(lián)立，可以求出參考面上半徑的對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)Asrt，Asr2, Asr3. . . Asm，根據(jù)半徑上的數(shù)據(jù)，利用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱原理可以求出參考面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)As ；所以可以求出參考面面形，A=Aa+As ；從測(cè)量結(jié)果M1, M2，…Mn中減去參考面的誤差A(yù)，可得子孔徑B1, Bn;利用拼接算法可以求出待測(cè)面面形B。其中，所述待測(cè)面最少有兩個(gè)子孔徑，同時(shí)第一子孔徑和第二子孔徑包含相互的圓心；即平移臺(tái)控制待測(cè)鏡平動(dòng)時(shí)，第一步移動(dòng)距離需等于子孔徑半徑r。本發(fā)明的有益效果I、本發(fā)明系統(tǒng)中利用平移臺(tái)移動(dòng)特定的位置，把不同的子孔徑當(dāng)成不同的面，在子孔徑拼接過(guò)程中利用絕對(duì)測(cè)量技術(shù)移除參考面的誤差，提高檢測(cè)的精度，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中不更換鏡子，用兩個(gè)平面就完成了絕對(duì)測(cè)量，提高了檢測(cè)的重復(fù)性和再現(xiàn)性。2、本發(fā)明系統(tǒng)中增加了一個(gè)特定通光面積的反射鏡和半透半反鏡，用于求出面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，利用轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)來(lái)求出面形的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)。


圖I為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明不含半透半反鏡和第二反射鏡的示意圖；圖3步驟S5時(shí)，系統(tǒng)參考面、第一子孔徑、第二子孔徑、半透半反鏡、第二反射鏡位置關(guān)系不意圖；圖4為本發(fā)明光學(xué)面形的檢測(cè)方法過(guò)程流程圖5為本發(fā)明使用子孔徑拼接檢測(cè)的待測(cè)面B ；圖6為本發(fā)明參考鏡和待測(cè)鏡示意圖；圖7為本發(fā)明第一子孔徑和第二子孔徑位置關(guān)系示意圖；圖8為本發(fā)明半透半反鏡、第二反射鏡、參考鏡、待測(cè)鏡關(guān)系示意圖；圖9為本發(fā)明光線經(jīng)過(guò)半透半反鏡、第二反射鏡示意圖；圖10為本發(fā)明第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域示意圖；圖11為本發(fā)明第一子孔徑和第二子孔徑圓心連線示意圖； 圖12為本發(fā)明第一子孔徑重疊區(qū)域半徑對(duì)應(yīng)點(diǎn)示意圖；圖13為本發(fā)明第二子孔徑重疊區(qū)域半徑對(duì)應(yīng)點(diǎn)示意圖；圖14為本發(fā)明加入半透半反鏡和第二反射鏡后重疊區(qū)域半徑對(duì)應(yīng)點(diǎn)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖I表示本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，由激光器I、分光鏡2、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3、第一反射鏡4、參考鏡5、轉(zhuǎn)臺(tái)6、移相器7、半透半反鏡8、第二反射鏡9、待測(cè)鏡10、平移臺(tái)11、聚光鏡12、CCD探測(cè)器13、計(jì)算機(jī)14組成。其中激光器I放在準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3的焦點(diǎn)位置，分光鏡2放置在激光器I和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3之間。分光鏡2中心與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3中心連線為光軸,第一反射鏡4與光軸成45°夾角。激光器I、分光鏡2、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3、第一反射鏡4中心在同一光軸上。參考鏡5垂直于反射后光軸，參考鏡5中心對(duì)準(zhǔn)第一反射鏡4中心。參考鏡5固定在轉(zhuǎn)臺(tái)6上面,轉(zhuǎn)臺(tái)6垂直于反射后光軸,移相器7與轉(zhuǎn)臺(tái)6相連，用于控制參考鏡5的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生移相。待測(cè)鏡10垂直于反射后光軸，待測(cè)鏡10固定在平移臺(tái)11上，平移臺(tái)11垂直于反射后光軸。聚光鏡12中心對(duì)準(zhǔn)分光鏡2中心；(XD探測(cè)器13放在聚光鏡12后面；計(jì)算機(jī)14與CXD探測(cè)器13連接；半透半反鏡8與待測(cè)鏡10的待測(cè)面成45°夾角，第二反射鏡9與待測(cè)鏡10的待測(cè)面成45°夾角；半透半反鏡8與光軸成45°夾角，照明光入射到半透半反鏡時(shí)，一半照明光透射，一半照明光反射；待測(cè)面反射的光，一部分經(jīng)過(guò)半透半反鏡8透射，一部分經(jīng)過(guò)第二反射鏡9反射后再經(jīng)半透半反鏡8反射；第二反射鏡9與待測(cè)面成45°夾角，與光軸成45°夾角,用于將照明光反射,將測(cè)試光反射；半透半反鏡8有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2，半透半反鏡8的一個(gè)邊界在參考面的投影位置經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量位置時(shí)參考面中心，r為參考面半徑；第二反射鏡9有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2，r為參考面半徑，第二反射鏡9的一個(gè)邊界經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量位置時(shí)參考面的邊界點(diǎn)。半透半反鏡有效通光面積X方向在參考面上最短投影為r/2，第二反射鏡9x方向最短投影在參考面上的長(zhǎng)度為r/2。激光器1，用于發(fā)出激光作為照明光源；分光鏡2 :用于將照明光透射，以及用于將干涉光反射；準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3 :用于將激光器I發(fā)出的激光準(zhǔn)直；第一反射鏡4 :用于將照明光反射，以及用于將干涉光反射；參考鏡5 :含有所述的參考面；轉(zhuǎn)臺(tái)6 :用于放置參考鏡，同時(shí)控制參考鏡旋轉(zhuǎn)。移相器7，用于產(chǎn)生移相，移相器7和轉(zhuǎn)臺(tái)6相連，由計(jì)算機(jī)12控制轉(zhuǎn)臺(tái)6的移動(dòng)；半透半反鏡8，用于將照明光一部分透射，一部分反射，將測(cè)試光一部分透射，一部分反射；第二反射鏡9 :用于將照明光反射,將測(cè)試光反射；待測(cè)鏡10 :含有所述的待測(cè)面；平移臺(tái)11，用于放置待測(cè)鏡10，同時(shí)控制待測(cè)鏡10的平動(dòng)；聚光鏡12，用于將干涉后的干涉光投射到CCD探測(cè)器13上，參考鏡5的參考面反射產(chǎn)生的參考波和待測(cè)鏡10的待測(cè)面反射產(chǎn)生的平面波發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉光會(huì)聚到CCD探測(cè)器13上形成并記錄干涉圖案，計(jì)算機(jī)14與CXD探測(cè)器13連接，計(jì)算機(jī)14存儲(chǔ)并處理CXD探測(cè)器13記錄的干涉圖案。所述干涉圖案包含了參考面和待測(cè)面的信息。通過(guò)對(duì)干涉圖案的處理，可以分別求出參考面和待測(cè)面的面形。計(jì)算機(jī)14控制半透半反鏡8和第二反射鏡9自動(dòng)插入或者移出到該裝置的測(cè)量光路中。在步驟51、52、53、54、56時(shí)采用圖2所示的測(cè)量裝置，這時(shí)可以用計(jì)算機(jī)14控制將半透半反鏡8和第二反射鏡9自動(dòng)移出測(cè)量光路。裝置激光器I發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡2,照明光透射過(guò)分光鏡2照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3,準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3對(duì)照明光束進(jìn)行 準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡4上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上再反射形成參考光，經(jīng)第一反射鏡4反射后的光束透射過(guò)參考鏡照射到待測(cè)鏡5的待測(cè)面上反射形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉形成干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡4反射，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3透射，分光鏡2反射，再經(jīng)聚光鏡12會(huì)聚至IJ CCD探測(cè)器13上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器13記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)14存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器7進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后解出光程差信息。在步驟S5時(shí)采用圖I所示的測(cè)量裝置，這時(shí)可以用計(jì)算機(jī)14控制將半透半反鏡8和第二反射鏡9自動(dòng)插入測(cè)量光路中。裝置激光器I發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡2，照明光透射過(guò)分光鏡2照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡4上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上反射形成參考光，經(jīng)第一反射鏡4反射后的光束透射過(guò)參考鏡，一部分光照射到半透半反鏡時(shí)分成兩路光，第一路光經(jīng)半透半反鏡8反射，再經(jīng)第二反射鏡9反射照射到待測(cè)面反射形成第一路測(cè)試光。第二路光經(jīng)半透半反鏡9透射照射到待測(cè)面反射形成第二路測(cè)試光。第一路測(cè)試光經(jīng)第二反射鏡9反射，半透半反鏡8反射。第二路測(cè)試光再經(jīng)半透半反鏡8透射后和第一路測(cè)試光合光后形成測(cè)試光。參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉形成干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡4反射，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3透射，分光鏡2反射，再經(jīng)聚光鏡10會(huì)聚到CCD探測(cè)器11上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器11記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)14存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器7進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后提取出半透半反鏡8和第二反射鏡9對(duì)應(yīng)待測(cè)面和參考面區(qū)域的光程差信息，參考面、第一子孔徑，第二子孔徑，半透半反鏡、第二反射鏡位置關(guān)系如圖3所不。圖4示出本發(fā)明光學(xué)面形的檢測(cè)方法過(guò)程流程圖，所述子孔徑拼接算法中包含絕對(duì)測(cè)量法，在子孔徑拼接過(guò)程中解出參考面和待測(cè)面的面形誤差，參考面形用A表示，包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差K和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差A(yù)s，即A=Aa+As。子孔徑檢測(cè)過(guò)程中，待測(cè)面B由子孔徑拼接而成，如圖5所示，圖中1，2，3···表示的是第一子孔徑、第二子孔徑、第三子孔徑等。參考面A，待測(cè)面B的面形信息可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，所述單個(gè)子孔徑的面形信息也可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)根據(jù)數(shù)學(xué)原理，面形信息可以分解為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)。
旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度無(wú)關(guān)。旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)。待測(cè)面B，由η個(gè)子孔徑拼接而成，B=BJBfB3... Bn.A=Aa+As;B=Ba+Bs;B1=B1JBls;B2=B2a+B2s. 具體檢測(cè)步驟如下步驟SI :設(shè)參考鏡5的正面為參考面A、待測(cè)鏡10的正面為待測(cè)面B,如圖6所示；將參考鏡5固定在轉(zhuǎn)臺(tái)6中，將待測(cè)鏡10固定在平移臺(tái)11中，參考面的中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)面的中心，此時(shí)中心點(diǎn)坐標(biāo)定為(0，0)。裝置激光器I發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡2，照明光透射過(guò)分光鏡2照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡4上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上形成參考光，反射后的光束透射過(guò)參考鏡照射到待測(cè)鏡的待測(cè)面上反射形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉形成干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡4反射,準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3透射,分光鏡2反射,再經(jīng)聚光鏡12會(huì)聚到CXD探測(cè)器13上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器13記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)14存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器7進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后解出光程差信息為M1 = A+Bi其中A表示參考鏡5的參考面的面形信息,B1表示待測(cè)鏡10在中心位置子孔徑時(shí)的面形信息，M1表示為第一子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考面和待測(cè)面在中心位置第一子孔徑時(shí)發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S2 :用計(jì)算機(jī)14控制轉(zhuǎn)臺(tái)6多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差。待測(cè)面中心位置第一子孔徑B1包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差Bla和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差Bls，即B1=B1JBls,根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出參考面和待測(cè)面第一子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差A(yù)a’ Bla ；其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，Bla表示待測(cè)面在第一子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息。步驟S3 :用計(jì)算機(jī)14控制轉(zhuǎn)臺(tái)6將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟SI初始位置，用計(jì)算機(jī)14控制平移臺(tái)11在步驟SI的初始位置沿X軸負(fù)方向移動(dòng)距離r，這時(shí)子孔徑圓心位置由(0，O)變?yōu)?r，0)。這時(shí)參考面中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)鏡第二子孔徑圓心位置(r，0)，第一子孔徑位置和第二子孔徑位置如圖7所示。測(cè)量參考面和第二子孔徑的光程差為M2 = A+B2其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B2表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形信息其圓心為(r，0)，M2表示為第二子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第二子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S4 :用計(jì)算機(jī)14控制轉(zhuǎn)臺(tái)6多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差。待測(cè)面第二子孔徑B2包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差B2s,即B2=B2a+B2s,根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出待測(cè)面第二子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a ；其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，B2a表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息。
步驟S5 :用計(jì)算機(jī)14控制轉(zhuǎn)臺(tái)6旋轉(zhuǎn)到步驟S3初始位置，控制半透半反鏡8和第二反射鏡9插入到測(cè)量光路中去。半透半反鏡8和第二反射鏡9和待測(cè)鏡10的關(guān)系如圖8所示，光線經(jīng)過(guò)半透半反鏡8和第二反射鏡9如圖9所示。裝置激光器I發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)一個(gè)分光鏡2，照明光透射過(guò)分光鏡2照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡4上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上反射形成參考光，經(jīng)第一反射鏡4反射后的光束透射過(guò)參考鏡,一部分光照射到半透半反鏡8時(shí)分成兩路光，第一路光經(jīng)半透半反鏡8反射，再經(jīng)第二反射鏡9反射照射到待測(cè)面反射形成第一路測(cè)試光。第二路光經(jīng)半透半反鏡9透射照射到待測(cè)面反射形成第二路測(cè)試光。第一路測(cè)試光經(jīng)第二反射鏡9反射，半透半反鏡8反射。第二路測(cè)試光再經(jīng)半透半反鏡8透射后和第一路測(cè)試光合光后形成測(cè)試光。參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉形成干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡4反射,準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)3透射,分光鏡2反射,再經(jīng)聚光鏡12會(huì)聚到CXD探測(cè)器13上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器13記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)14存儲(chǔ)并處理， 通過(guò)移相器7進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后提取出半透半反鏡8和第二反射鏡9對(duì)應(yīng)待測(cè)面和參考面區(qū)域的光程差信息。待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二路測(cè)試光的面形為B21,待測(cè)面對(duì)應(yīng)第一路測(cè)試光的面形為B22,參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形為A21,測(cè)量此時(shí)半透半反鏡和第二反射鏡對(duì)應(yīng)范圍的參考面和待測(cè)面的光程差；Μ’ =A21+B21+B22其中A21表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B21表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B22表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的面形信息；步驟S6 :用計(jì)算機(jī)14控制半透半反鏡8和第二反射鏡9移出測(cè)量光路，用計(jì)算機(jī)控制轉(zhuǎn)臺(tái)6將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟SI初始位置，用計(jì)算機(jī)14控制平移臺(tái)11移動(dòng)，測(cè)量剩余的子孔徑B3, Β^··Βη，得到剩余子孔徑與參考面的光程差結(jié)果M3, M^Mn ；M3=A+B3M4=A+B4Mn=A+Bn其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B3表示待測(cè)面在第三子孔徑位置時(shí)的面形信息，B4表示待測(cè)面在第四子孔徑位置時(shí)的面形信息，依此類推，Mn表示待測(cè)面在第η子孔徑位置時(shí)的面形信息。M3表示為第三子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第三子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，M4表示為第四子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第四子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，依此類推，Mn表示為第η子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第η子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S7 :根據(jù)記錄的光程差信息，使用計(jì)算機(jī)解出參考鏡的參考面的面形Α，待測(cè)鏡的待測(cè)面的全口徑面形B。根據(jù)M^A+Bi ；M2=A+B2第一子孔徑和第二子孔徑利用角度旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測(cè)量方法可以多次旋轉(zhuǎn)參考面進(jìn)行測(cè)量，求取旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，Aa, Bla, B2a0M1=AjAjBli^Bls ；M2=Aa+As+B2a+B2s ；根據(jù)上式可以求出M/ =B1^As=M1-Aa-Bla ；M2 ’ =B2s+As=M2-Aa_B2a ；
M/表示的是第一子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分，M2,表示的是第二子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分。加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果W =A21+B21+B22 ；可以從參考面A和第二子孔徑B2a中提取A21, B21, B22對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)
1a) ^213) ^22a ;上式減去參考面和待測(cè)面對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)A21a，B21a, B22a后，可得Ms，=A21s+B21s+B22s ；其中A21s表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)信息,B21s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息，B22s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息；設(shè)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域?yàn)锽12,重疊區(qū)域如圖10所示，區(qū)域中的黑點(diǎn)代表測(cè)量過(guò)程中的采樣點(diǎn)。對(duì)于重疊區(qū)域，在子孔徑一和子孔徑二測(cè)量過(guò)程中，可以提取出關(guān)于重疊區(qū)域的相關(guān)方程；由于面形只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，所以只需求出參考面上一條直徑的面形數(shù)據(jù)就可以求得整個(gè)面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)的數(shù)據(jù)。根據(jù)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域設(shè)置可知，重疊區(qū)域第一子孔徑和第二子孔徑圓心之間距離為r，即為第一子孔徑和第二子孔徑連線為第一子孔徑和第二子孔徑半徑，如圖11所示。根據(jù)探測(cè)器讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以求出半徑上的采樣點(diǎn)共有N個(gè)。對(duì)于每個(gè)采樣點(diǎn)列方程對(duì)于第一子孔徑，根據(jù)M/ =B1JAs=M1-Aa-Bla，在半徑上的方程如下Asr^Blsl=M1/Asr^Bls2=M1/Asrn+Blsn=Mln，其中Asrt，Asrf…Asm為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，Blsl，Bls2-Blsn為待測(cè)面第一子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，M1/ ,M1/…Mln’表示M/中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值，如圖12所示。對(duì)于第二子孔徑，根據(jù)M2，=B2s+As=M2-Aa-B2a,在半徑上的方程如下第二子孔徑測(cè)量過(guò)程中，由于目前只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，根據(jù)第二子孔徑參考面和待測(cè)面位置關(guān)系，所以相當(dāng)于參考面重疊區(qū)域半徑逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后與第二子孔徑面的半徑對(duì)應(yīng)，可得半徑上的對(duì)應(yīng)方程Asrn+B2sl=M21 ’[〇189] Asr^1+B2s2-M22Asrl+B2sn=M2n，其中Asrn，Asrn^1-Asrl為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，B2sl, B2s2-B2sn為待測(cè)面第ニ子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，M21 ’ ,M2/…M2n’表示M2’中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值，如圖13所示。根據(jù)重疊區(qū)域定義Blsl=B2sl, Bls2=B2s2…Blsn=B2sn。加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果Ms’ =A21s+B21s+B22s,如圖14所示，在半徑上的對(duì)應(yīng)方程為 Asrl+Blsl+B2sn/2=Msn’Asr2+Bls2+B2sn/2+1-M
sn-2…Asm,2+Blsn/2+B2sn-Msn/2根據(jù)上述方程聯(lián)立，可以求出參考面上半徑的對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)，Asrt，ASr2，AsyAsm，根據(jù)半徑上的數(shù)據(jù)，利用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱原理可以求出參考面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)As。所以可以求出參考面面形，A=Aa+As ；從測(cè)量結(jié)果M1, M2,……中減去參考面的誤差A(yù)，可得子孔徑B1, Bn。利用拼接算法可以求出待測(cè)面面形B。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于，包括激光器(I)、分光鏡(2)、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)、第一反射鏡(4)、參考鏡(5)、轉(zhuǎn)臺(tái)(6)、移相器(7)、半透半反鏡(8)、第二反射鏡(9)、待測(cè)鏡(10)、平移臺(tái)(11)、聚光鏡(12)、CCD探測(cè)器(13)和計(jì)算機(jī)(14)，其中激光器(I)放在準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)的焦點(diǎn)位置,分光鏡(2)放置在激光器(I)和準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)之間；分光鏡(2)中心與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)中心連線為光軸,第一反射鏡(4)與光軸成45°夾角；激光器(I)、分光鏡(2)、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)、第一反射鏡(4)中心在同一光軸上 '參考鏡(5)垂直于反射后光軸,參考鏡(5)中心對(duì)準(zhǔn)第一反射鏡(4)中心；參考鏡(5)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)(6)上面，轉(zhuǎn)臺(tái)(6)垂直于反射后光軸，移相器(7)與轉(zhuǎn)臺(tái)(6)相連，用于控制參考鏡(5)的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生移相；待測(cè)鏡(10)垂直于反射后光軸，待測(cè)鏡(10)固定在平移臺(tái)(11)上，平移臺(tái)(11)垂直于反射后光軸；聚光鏡(12)中心對(duì)準(zhǔn)分光鏡(2)中心；(XD探測(cè)器(13)放在聚光鏡(12)后面；計(jì)算機(jī)(14)與CXD探測(cè)器(13)連接；半透半反鏡(8)與待測(cè)鏡(10)的待測(cè)面成45°夾角，第二反射鏡(9)與待測(cè)鏡(10)的待測(cè)面成45°夾角；半透半反鏡(8)與光軸成45°夾角，照明光入射到半透半反鏡(8)時(shí)，一半照明光透射，一半照明光反射；待測(cè)面反射的光，一部分經(jīng)過(guò)半透半反鏡(8)透射，一部分經(jīng)過(guò)第二反射鏡(9)反射后再經(jīng)半透半反鏡(8)反射；第二反射鏡(9)與待測(cè)面成45°夾角，與光軸成45°夾角，用于將照明 光反射，將測(cè)試光反射；以及 激光器(1)，用于發(fā)出激光作為照明光源； 分光鏡(2)，用于將照明光透射，以及用于將干渉光反射； 準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3 )，用于將激光器(I)發(fā)出的激光準(zhǔn)直； 第一反射鏡(4)，用于將照明光反射，以及用于將干渉光反射； 參考鏡(5)，用于提供參考面； 轉(zhuǎn)臺(tái)(6 )，用于放置參考鏡(5 )，同時(shí)控制參考鏡(5 )旋轉(zhuǎn)； 移相器(7)，用于產(chǎn)生移相，移相器(7)和轉(zhuǎn)臺(tái)(6)相連，由計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)的移動(dòng)； 半透半反鏡(8)，用于將照明光一部分透射，一部分反射，將測(cè)試光一部分透射，一部分反射； 第二反射鏡(9):用于將照明光反射,將第一路測(cè)試光反射； 待測(cè)鏡(10)含有所述的待測(cè)面； 平移臺(tái)(11)，用于放置待測(cè)鏡(10)，同時(shí)控制待測(cè)鏡(10)的平動(dòng)； 聚光鏡(12)，用于將干渉后的干渉光投射到CCD探測(cè)器(13)上，參考鏡(5)的參考面反射產(chǎn)生的參考波和待測(cè)鏡(10)的待測(cè)面反射產(chǎn)生的平面波發(fā)生干涉產(chǎn)生干渉光會(huì)聚到CXD探測(cè)器(13)上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器(13)記錄干涉圖案，計(jì)算機(jī)(14)與CXD探測(cè)器(13)連接，計(jì)算機(jī)(14)存儲(chǔ)并處理CXD探測(cè)器(13)記錄的干涉圖案；所述干涉圖案包含了參考面和待測(cè)面的信息，通過(guò)對(duì)干涉圖案的處理，可以分別求出參考面和待測(cè)面的面形，計(jì)算機(jī)(14)能夠控制半透半反鏡(8)和第二反射鏡(9)自動(dòng)插入或者移出到該裝置的測(cè)量光路中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于所述半透半反鏡(8)有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2，r為參考面半徑，半透半反鏡(8)的一個(gè)邊界在參考面的投影位置經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量位置時(shí)參考面中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于所述第二反射鏡(9)有效通光面積X方向投影在參考面上的長(zhǎng)度需大于或等于r/2，r為參考面半徑，第二反射鏡(9)的ー個(gè)邊界經(jīng)過(guò)第一子孔徑測(cè)量位置時(shí)參考面的邊界點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)臺(tái)(6)可以使參考鏡旋轉(zhuǎn)任意角度，同時(shí)可以連接移相器進(jìn)行ー維運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也可以帶有編碼功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于所述平移臺(tái)(11)用于控制待測(cè)鏡平動(dòng)，或者在ニ維方向移動(dòng)，或者単獨(dú)在ー維方向移動(dòng)，所述平移臺(tái)(11)是直線導(dǎo)軌的組合，或者是其他有ニ維運(yùn)動(dòng)能力的機(jī)構(gòu)。
6.ー種光學(xué)面形檢測(cè)方法，該方法使用權(quán)利要求I所述光學(xué)面形的檢測(cè)裝置，其特征在于該方法利用子孔徑拼接算法以及絕對(duì)測(cè)量法，所述子孔徑拼接算法中包含絕對(duì)測(cè)量法，在子孔徑拼接過(guò)程中解出參考面和待測(cè)面的面形誤差，參考面的面形信息用A表示，包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差A(yù)a和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差K，即A=Aa+As，具體檢測(cè)步驟如下 步驟SI :設(shè)參考鏡(5)的正面為參考面、待測(cè)鏡(10)的正面為待測(cè)面；將參考鏡(5)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)(6 )中，將待測(cè)鏡(10 )固定在平移臺(tái)(11)中，參考面的中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)面的中心，此時(shí)中心點(diǎn)坐標(biāo)定為(0，0);裝置的激光器(I)發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)ー個(gè)分光鏡(2)，照明光透射過(guò)分光鏡(2)照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡(4)上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上形成參考光，反射后的光束透射過(guò)參考鏡照射到待測(cè)鏡的待測(cè)面上反射形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干渉形成干渉光，干渉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡(4)反射，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)透射，分光鏡(2)反射，再經(jīng)聚光鏡(12)會(huì)聚到CXD探測(cè)器(13)上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器(13)記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)(14)存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器(7)進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后解出光程差信息為M1 = A+Bi 其中A表示參考鏡(5)的參考面的面形信息，B1表示待測(cè)鏡(10)在中心位置子孔徑時(shí)的面形信息，M1表示為第一子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考面和待測(cè)面在中心位置第一子孔徑時(shí)發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差； 步驟S2 :用計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差；待測(cè)面中心位置第一子孔徑B1包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差Bla和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差Bls，即B1=B1JBls,根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出參考面和待測(cè)面第一子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差K’ Bla ; 其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，Bla表示待測(cè)面在第一子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非対稱誤差信息； 步驟S3 :用計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟SI初始位置，用計(jì)算機(jī)(14)控制平移臺(tái)(11)在步驟SI的初始位置沿X軸負(fù)方向移動(dòng)距離r，這時(shí)子孔徑圓心位置由(0，0)變?yōu)?r，0)，這時(shí)參考面中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)鏡第二子孔徑圓心位置(r，O);測(cè)量參考面和第ニ子孔徑的光程差為M2 = A+B2 其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B2表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形信息其圓心為(r，0)，M2表示為第ニ子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面 在第二子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差；步驟S4:用計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)多次旋轉(zhuǎn)，測(cè)量參考面和待測(cè)面在不同旋轉(zhuǎn)角度下的光程差，待測(cè)面第二子孔徑B2包含旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差B2s,即B2=B2a+B2s,根據(jù)絕對(duì)測(cè)量原理，解出待測(cè)面第二子孔徑旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差B2a ； 其中Aa表示參考鏡的參考面的面形旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱誤差信息，B2a表示待測(cè)面在第二子孔徑位置時(shí)的面形的旋轉(zhuǎn)非対稱誤差信息； 步驟S5 :用計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)旋轉(zhuǎn)到步驟S3初始位置，控制半透半反鏡(8)和第二反射鏡(9)插入到系統(tǒng)中去；裝置激光器(I)發(fā)射的照明光經(jīng)過(guò)ー個(gè)分光鏡(2)，照明光透射過(guò)分光鏡(2)照射到準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)，準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)對(duì)照明光束進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光束照射到第一反射鏡(4)上反射，反射后的光束照明到參考鏡的參考面上形成參考光，反射后的光束透射過(guò)參考鏡，一部分光照射到半透半反鏡時(shí)分成兩路光，第一路光經(jīng)半透半反鏡(8)反射，再經(jīng)第二反射鏡(9)反射照射到待測(cè)面反射形成第一路測(cè)試光；第二路光經(jīng)半透半反鏡(8)透射照射到待測(cè)面反射形成第二路測(cè)試光。第一路測(cè)試光經(jīng)第二反射鏡(9)反射，半透半反鏡(8)反射，第二路測(cè)試光再經(jīng)半透半反鏡(8)透射后和第一路測(cè)試光合光后形成測(cè)試光，參考光和測(cè)試光發(fā)生干涉光，干涉光經(jīng)過(guò)第一反射鏡(4)反射,準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(3)透射，分光鏡(2)反射，再經(jīng)聚光鏡(12)會(huì)聚到CXD探測(cè)器(13)上形成干涉圖案，CXD探測(cè)器(13)記錄后經(jīng)由計(jì)算機(jī)(14)存儲(chǔ)并處理，通過(guò)移相器(7)進(jìn)行移相后記錄不同的干涉圖，干涉圖經(jīng)數(shù)據(jù)處理后提取出半透半反鏡(8)和第二反射鏡(9)對(duì)應(yīng)待測(cè)面和參考面區(qū)域的光程差信息，待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二路測(cè)試光的面形為B21,待測(cè)面對(duì)應(yīng)第一路測(cè)試光的面形為B22，參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形為A21，測(cè)量此時(shí)半透半反鏡(8)和第ニ反射鏡(9)對(duì)應(yīng)范圍的參考面和待測(cè)面的光程差；M -A21+B21+B22 其中A21表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B21表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形信息，B22表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的面形信息； 步驟S6 :用計(jì)算機(jī)(14)控制半透半反鏡(8)和第二反射鏡(9)移出裝置的測(cè)量光路，用計(jì)算機(jī)(14)控制轉(zhuǎn)臺(tái)(6)將參考鏡旋轉(zhuǎn)至步驟SI初始位置，用計(jì)算機(jī)(14)控制平移臺(tái)(11)移動(dòng)，測(cè)量剰余的子孔徑B3, B4,…，Bn得到剰余子孔徑與參考面的光程差結(jié)果M3,M4, ···, Mn ；M3=A+B3m4=a+b4Mn=A+Bn 其中A表示參考鏡的參考面的面形信息，B3表示待測(cè)面在第三子孔徑位置時(shí)的面形信息，B4表示待測(cè)面在第四子孔徑位置時(shí)的面形信息，依此類推，Mn表示待測(cè)面在第η子孔徑位置時(shí)的面形信息；M3表示為第三子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第三子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，M4表示為第四子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第四子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差，依此類推，Mn表示為第η子孔徑測(cè)量結(jié)果，表示參考鏡的參考面和待測(cè)鏡的待測(cè)面在第η子孔徑位置發(fā)生干涉時(shí)的面形的光程差； 步驟S7 :根據(jù)記錄的光程差信息，使用計(jì)算機(jī)解出參考鏡的參考面的面形Α，待測(cè)鏡的待測(cè)面的全口徑面形B。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述光學(xué)面形檢測(cè)方法，其特征在于所述子孔徑檢測(cè)過(guò)程中，待測(cè)面B由子孔徑拼接而成，參考面A、待測(cè)面B的面形信息可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，所述單個(gè)子孔徑的面形信息也可以分為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng) 根據(jù)數(shù)學(xué)原理，面形信息可以分解為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)和旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)； 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度無(wú)關(guān)； 旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)，表示為面形信息與面形旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)； 待測(cè)面B由η個(gè)子孔徑拼接而成，B=BfBJB3-Bn ； A=Aa+As ； B=Ba+Bs ； Bi=Bla+Bls ； B2_B2a+B2s。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述光學(xué)面形檢測(cè)方法，其特征在于能夠根據(jù)已有的測(cè)量結(jié)果，利用絕對(duì)測(cè)量方法標(biāo)定出第一子孔徑，第二子孔徑和參考面的面形，再根據(jù)子孔徑拼接原理求出待測(cè)面面形B ； M1=A+B1 ； M2=A+B2 ； 第一子孔徑和第二子孔徑利用角度旋轉(zhuǎn)絕對(duì)測(cè)量方法可以多次旋轉(zhuǎn)參考面進(jìn)行測(cè)量，求取旋轉(zhuǎn)非対稱項(xiàng)，K, Bla, B2a ； Ml=Aa+AS+Bla+BlS ； M2=Aa+As+B2a+B2s ； 根據(jù)上式可以求出 M/ =K=M1-Aa-Bla ； M2 ’ , ； M/表示的是第一子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分，M2’表示的是第二子孔徑測(cè)量結(jié)果中旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)部分； 加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果Μ，=A21+B21+B22 ； 可以從參考面A和第二子孔徑B2a中提取A21, B21, B22對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非対稱-A21a, B21a, B22a ； 上式減去參考面和待測(cè)面對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱項(xiàng)A21a，B21a, B22a后，可得 Ms _A21s+B21s+B22s ； 其中A21s表示參考鏡的參考面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)信息,B21s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)半透半反鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息，B22s表示待測(cè)面對(duì)應(yīng)第二反射鏡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)面形信息； 設(shè)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域?yàn)锽12，對(duì)于重疊區(qū)域，在子孔徑ー和子孔徑ニ測(cè)量過(guò)程中，可以提取出關(guān)于重疊區(qū)域的相關(guān)方程； 由于面形只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，所以只需求出參考面上一條半徑的面形數(shù)據(jù)就可以求得整個(gè)面形的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)的數(shù)據(jù)； 根據(jù)第一子孔徑和第二子孔徑重疊區(qū)域設(shè)置可知，重疊區(qū)域第一子孔徑和第二子孔徑圓心之間距離為r，即為第一子孔徑和第二子孔徑連線為第一子孔徑和第二子孔徑半徑；根據(jù)探測(cè)器讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以求出半徑上的采樣點(diǎn)共有N個(gè)； 對(duì)于姆個(gè)米樣點(diǎn)列方程 對(duì)于第一子孔徑，根據(jù)M/ =B1JAs=M1-Aa-Bla，在半徑上的方程如下 AsrI+Blsd-M11 Asr2+Bls2-M12 Asrn+Blsn=Mln’ 其中Asrt，Asrf…Asm為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，Blsl，Bls2-Blsn為待測(cè)面第一子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，Mn’ ,M1/…Mln’表示M/中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值； 對(duì)于第二子孔徑，根據(jù)M2’ =B2s+As=M2-Aa-B2a，在半徑上的方程如下 第二子孔徑測(cè)量過(guò)程中，由于目前只剩下旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)，根據(jù)第二子孔徑測(cè)量時(shí)，參考面和待測(cè)面的位置關(guān)系，所以相當(dāng)于參考面重疊區(qū)域半徑逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后與第二子孔徑面的半徑對(duì)應(yīng)，可得半徑上的對(duì)應(yīng)方程 Asrn+B2s；1-M2i Asrn-I+B2s2-M22 AsrI+B2sn-M2n 其中Asm，Asnri-Asrt為參考面重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，B2sl，B2s2…B2sn為待測(cè)面第二子孔徑重疊區(qū)域半徑上對(duì)應(yīng)點(diǎn)，M21 ’ ,M2/…M2n’表示M2’中在半徑上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)值；根據(jù)重疊區(qū)域定義 Blsl=B2sl, Bls2=B2s2…Blsn=B2sn ； 加入半透半反鏡和第二反射鏡后的測(cè)量結(jié)果Ms’ =A21s+B21s+B22s，在半徑上的對(duì)應(yīng)方程為 Asrl+BlSl+B2Sn/2=Msn’ Asr2 +BI s2 +B2sn/2+l _Msn_2 Asrn/2 +B J sn/2 +B2 sn-Msn/2 根據(jù)上述方程聯(lián)立，可以求出參考面上半徑的對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)Asrt，Asr2, Asr3. . . Asm，根據(jù)半徑上的數(shù)據(jù)，利用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱原理可以求出參考面的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱項(xiàng)As ； 所以可以求出參考面面形，A=Aa+As ； 從測(cè)量結(jié)果M1, M2，…Mn中減去參考面的誤差A(yù)，可得子孔徑B1, Β^··Βη ;利用拼接算法可以求出待測(cè)面面形B。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述光學(xué)面形檢測(cè)方法，其特征在于所述待測(cè)面最少有兩個(gè)子孔徑，同時(shí)第一子孔徑和第二子孔徑包含相互的圓心；即平移臺(tái)(9)控制待測(cè)鏡平動(dòng)時(shí)，第一步移動(dòng)距離需等于子孔徑半徑r。
全文摘要
本發(fā)明是一種光學(xué)面形的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，激光器發(fā)射的光經(jīng)過(guò)分光鏡、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡、參考面反射后產(chǎn)生參考光，參考平面和待測(cè)平面產(chǎn)生干涉，干涉光經(jīng)光路返回后經(jīng)過(guò)分光鏡再由聚光鏡組收集到CCD探測(cè)器接收。移相器用來(lái)產(chǎn)生移相。轉(zhuǎn)臺(tái)用來(lái)控制參考平面的旋轉(zhuǎn)，平移臺(tái)控制待測(cè)平面的移動(dòng)。平移臺(tái)使待測(cè)平面移動(dòng)來(lái)測(cè)量待測(cè)平面上不同的子孔徑，轉(zhuǎn)臺(tái)用來(lái)控制參考平面的旋轉(zhuǎn)，在原有的三平面測(cè)量的算法基礎(chǔ)上，只用兩個(gè)平面在子孔徑拼接過(guò)程中就解出兩個(gè)平面的面形信息。本發(fā)明提高檢測(cè)的精度，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中不更換鏡子，用兩個(gè)平面就完成了絕對(duì)測(cè)量，提高了檢測(cè)的重復(fù)性和再現(xiàn)性。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102735184SQ20121019939
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者徐富超, 謝偉民, 賈辛, 邢廷文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所