專利名稱：一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測試領(lǐng)域，具體涉及一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置和方法。
背景技術(shù)：
平面子孔徑拼接測量方法通過對被測平面鏡進(jìn)行區(qū)域劃分，然后在不同的位置處進(jìn)行測量，獲取多個子孔徑面形，然后再將這些具有一定重疊區(qū)域的子孔徑面形進(jìn)行拼接，實現(xiàn)了對大口徑面形的高精度、高空間分辨率的測量，同時免去了大口徑標(biāo)準(zhǔn)件加工難，成本聞的缺點。平面子孔徑拼接測量方法都是根據(jù)重疊區(qū)域相位誤差不一致性最小原則先求出 各子孔徑的相對傾斜、平移系數(shù)，然后對各子孔徑傾斜量、平移量進(jìn)行補(bǔ)償，從而獲得全孔徑面形。移相干涉儀的移相誤差和環(huán)境中振動噪聲影響使得測量結(jié)果中包含周期性誤差，頻率為干涉條紋空間頻率的2倍，即在測量子孔徑面形時，被測鏡和標(biāo)準(zhǔn)鏡的相對傾斜量越大，子孔徑面形的所受到的周期性誤差就越大。且子孔徑面形的傾斜量越大，傾斜系數(shù)的擬合誤差就會越大，拼接結(jié)果也就越差。為此，為了提高子孔徑拼接的測量精度，需要調(diào)整被測鏡在各子孔徑位置處的位姿，減小子孔徑面形中的傾斜量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置和方法，可以對被測鏡在各個子孔徑位置處的位姿進(jìn)行調(diào)整，減小子孔徑面形中的傾斜量，從而提高了平面子孔徑拼接測量的精度。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置，包括菲索移相干涉儀，標(biāo)準(zhǔn)鏡，半透半反鏡，被測鏡，激光自準(zhǔn)直儀，二維平移臺，傾斜調(diào)整裝置，轉(zhuǎn)臺，平面反射鏡，計算機(jī)，探測器和聚焦透鏡，其中轉(zhuǎn)臺、二維平移臺、傾斜調(diào)整裝置的中心有一通光孔；半透半反鏡與菲索移相干涉儀的光軸成45度夾角，平面反射鏡與轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸成45度夾角；探測器放在聚焦透鏡的焦點處；計算機(jī)分別與菲索移相干涉儀、探測器、轉(zhuǎn)臺、二維平移臺、傾斜調(diào)整裝置相連接，用來控制菲索移相干涉儀、探測器、轉(zhuǎn)臺、二維平移臺和傾斜調(diào)整裝置；從激光自準(zhǔn)直儀發(fā)出的光經(jīng)平面反射鏡反射后通過所述的轉(zhuǎn)臺、二維平移臺、傾斜調(diào)整裝置的中心的通光孔，利用激光自準(zhǔn)直儀進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié)傾斜調(diào)整裝置，使轉(zhuǎn)臺的臺面與標(biāo)準(zhǔn)鏡平行；菲索移相干涉儀中發(fā)出的光線穿過標(biāo)準(zhǔn)鏡、半透半反鏡，并在被測鏡的上表面反射，然后再經(jīng)半透半反鏡反射后到達(dá)聚焦透鏡，再經(jīng)聚焦透鏡聚焦后到達(dá)探測器。另外提供一種采用上述裝置的在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的方法，該方法的步驟如下步驟(I)、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鏡和被測鏡的大小，規(guī)劃子孔徑的數(shù)目與各子孔徑的位置，使被測鏡的所有區(qū)域都被子孔徑覆蓋；步驟(2)、調(diào)節(jié)傾斜調(diào)整裝置，使轉(zhuǎn)臺的臺面與標(biāo)準(zhǔn)鏡平行；步驟(3)、在第一子孔徑位置處，探測光束的會聚點，將建立被測鏡與標(biāo)準(zhǔn)鏡平行的基準(zhǔn)點A，并測量第一子孔徑面形；步驟(4)、調(diào)整被測鏡到下一子孔徑位置處；步驟(5)、探測光束的會聚點，并以基準(zhǔn)點A為基準(zhǔn)，計算被測鏡的傾斜角；步驟(6)、根據(jù)步驟(5)中計算出的被測鏡的傾斜角，判斷并調(diào)整被測鏡的傾斜角若傾斜角不滿足要求，則調(diào)整被測鏡的位姿，然后返回到步驟(5);若傾斜角不滿足要求，進(jìn)入步驟(7)；步驟(7)、測量被測鏡在該位置處的子孔徑面形，若未完成測量，則返回到步驟
(4),直到所有子孔徑都被測量完成為止。進(jìn)一步的，步驟(5)中計算被測鏡的傾斜角具體為菲索移相干涉儀中發(fā)出的光線穿過標(biāo)準(zhǔn)鏡、半透半反鏡，并在被測鏡的上表面反射，然后再經(jīng)半透半反鏡反射后到達(dá)聚焦透鏡，再經(jīng)聚焦透鏡聚焦后到達(dá)探測器，在探測器上形成很小的能量斑，計算機(jī)再對探測器上的能量斑信息進(jìn)行處理，求出能量中心點，該點為被測鏡相對于標(biāo)準(zhǔn)鏡有一定傾斜量時的會聚點B，記錄該點在探測器上的位置，計算機(jī)根據(jù)記錄的基準(zhǔn)點A和會聚點B的位置，計算出被測鏡的在X方向的傾斜角θχ和在Y方向的傾斜角9y，其計算方法如下
權(quán)利要求
1.一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置，其特征在于包括菲索移相干涉儀(101)，標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)，半透半反鏡(103)，被測鏡(104)，激光自準(zhǔn)直儀(105)，二維平移臺(106)，傾斜調(diào)整裝置(107)，轉(zhuǎn)臺(108)，平面反射鏡(109)，計算機(jī)(110)，探測器(111)和聚焦透鏡(112)，其中轉(zhuǎn)臺(108)、二維平移臺(106)、傾斜調(diào)整裝置(107)的中心有一通光孔(113);半透半反鏡(103)與菲索移相干涉儀(101)的光軸成45度夾角，平面反射鏡(109 )與轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸成45度夾角；探測器(111)放在聚焦透鏡(112 )的焦點處；計算機(jī)(110)分別與菲索移相干涉儀(101)、探測器(111)、轉(zhuǎn)臺(108)、二維平移臺(106)、傾斜調(diào)整裝置(107)相連接，用來控制菲索移相干涉儀(101)、探測器(111)、轉(zhuǎn)臺(108)、二維平移臺(106)和傾斜調(diào)整裝置(107);從激光自準(zhǔn)直儀(105)發(fā)出的光經(jīng)平面反射鏡(109)反射后通過所述的轉(zhuǎn)臺(108)、二維平移臺(106)、傾斜調(diào)整裝置(107)的中心的通光孔(113)，利用激光自準(zhǔn)直儀(105)進(jìn)行監(jiān)測，調(diào)節(jié)傾斜調(diào)整裝置(107)，使轉(zhuǎn)臺(108)的臺面與標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)平行；菲索移相干涉儀(101)中發(fā)出的光線穿過標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)、半透半反鏡(103)，并在被測鏡(104)的上表面反射，然后再經(jīng)半透半反鏡(103)反射后到達(dá)聚焦透鏡(112)，再經(jīng)聚焦透鏡(112)聚焦后到達(dá)探測器(111)。
2.一種采用權(quán)利要求I所述裝置的在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的方法，其特征在于該方法的步驟如下 步驟(I )、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)和被測鏡(104)的大小，規(guī)劃子孔徑的數(shù)目與各子孔徑的位置，使被測鏡(104)的所有區(qū)域都被子孔徑覆蓋； 步驟(2)、調(diào)節(jié)傾斜調(diào)整裝置(107)，使轉(zhuǎn)臺(108)的臺面與標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)平行； 步驟(3)、在第一子孔徑位置處，探測光束的會聚點，將建立被測鏡(104)與標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)平行的基準(zhǔn)點A，并測量第一子孔徑面形； 步驟(4)、調(diào)整被測鏡(104)到下一子孔徑位置處； 步驟(5)、探測光束的會聚點，并以基準(zhǔn)點A為基準(zhǔn)，計算被測鏡(104)的傾斜角； 步驟(6)、根據(jù)步驟(5)中計算出的被測鏡的傾斜角，判斷并調(diào)整被測鏡(104)的傾斜角若傾斜角不滿足要求，則調(diào)整被測鏡(104)的位姿，然后返回到步驟(5);若傾斜角不滿足要求，進(jìn)入步驟(7); 步驟(7)、測量被測鏡(104)在該位置處的子孔徑面形，若未完成測量，則返回到步驟(4),直到所有子孔徑都被測量完成為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的方法，其特征在于步驟(5)中計算被測鏡(104)的傾斜角具體為菲索移相干涉儀(101)中發(fā)出的光線穿過標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)、半透半反鏡(103)，并在被測鏡(104)的上表面反射，然后再經(jīng)半透半反鏡(103)反射后到達(dá)聚焦透鏡(112)，再經(jīng)聚焦透鏡(112)聚焦后到達(dá)探測器(111)，在探測器(111)上形成很小的能量斑，計算機(jī)(110)再對探測器(111)上的能量斑信息進(jìn)行處理,求出能量中心點，該點為被測鏡(104)相對于標(biāo)準(zhǔn)鏡(102)有一定傾斜量時的會聚點B,記錄該點在探測器(111)上的位置，計算機(jī)(110)根據(jù)記錄的基準(zhǔn)點A和會聚點B的位置，計算出被測鏡(104)的在X方向的傾斜角0 x和在Y方向的傾斜角0 y，其計算方法如下
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的方法，其特征在于步驟(6)中判斷并調(diào)整被測鏡(104)的傾斜角將計算機(jī)(110)根據(jù)步驟(5)中計算出的被測鏡(104)的在X方向的傾斜角0 x和在Y方向的傾斜角0 y，進(jìn)行判斷處理若0X> Oy中有一個大于被測鏡(104)需要進(jìn)行傾斜調(diào)節(jié)的臨界角0 C1，則計算機(jī)(110)給傾斜調(diào)整裝置(107)發(fā)出調(diào)節(jié)被測鏡(104)傾斜的信號，傾斜調(diào)整裝置(107)收到此信號，對被測鏡(104)進(jìn)行傾斜調(diào)整，傾斜調(diào)整裝置(107)調(diào)整完成時給計算機(jī)(110)反饋一個信號，計算機(jī)(110)收到傾斜調(diào)整裝置(107)反饋的信號后，返回到步驟(5)，直到ex、0y均小于0^時進(jìn)入步驟(7)，其中0 ^根據(jù)探測器的分辨率確定，其計 算方法如下式％ = tg—W f) 其中，b為探測器一個像素點的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在平面子孔徑拼接測量中調(diào)整被測鏡傾斜的裝置和方法，該裝置包括菲索移相干涉儀，標(biāo)準(zhǔn)鏡，半透半反鏡，被測鏡，激光自準(zhǔn)直儀，二維平移臺，傾斜調(diào)整裝置，轉(zhuǎn)臺，平面反射鏡，計算機(jī)，探測器和聚焦透鏡，利用該裝置在第一子孔徑位置處進(jìn)行調(diào)平，并建立被測鏡和標(biāo)準(zhǔn)鏡平行的基準(zhǔn)點，然后再在其它子孔徑位置處，以此基準(zhǔn)點為基準(zhǔn)計算被測鏡的傾斜量，然后再對被測鏡的位姿進(jìn)行調(diào)整，從而減小子孔徑面形中的傾斜量，提高平面子孔徑拼接測量的精度。
文檔編號G01B11/24GK102788563SQ20121031984
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者徐富超, 謝偉民, 賈辛, 邢廷文 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所