[发明专利]基于斜入射的平面度绝对检验方法

说明书

技术领域

本发明属于光干涉计量测试领域，特别是一种平面度绝对检验方法。

背景技术

斐索干涉仪检测光学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件做绝对检验。传统的三面互检法对三个平面两两干涉检验，得到三个面一条直径上的绝对轮廓，在此基础上将其中一组测量的测试面相对旋转一定角度能够增加得到一条直径上的轮廓误差(1.G.Schulz and J.Schwider.Precise measurement ofplaneness[J].Appl.Opt，1967，6，1077-1084.2.G.Schulz and J.Schwider，Establishing anoptic flatness[J].Appl，Opt，1971，10，929-934.)。Fritz等在传统三面互检的基础上增加一次旋转测量，用Zernike多项式拟合测得的四组波面数据，根据多项式的旋转特性求得三个面的Zernike多项式系数，该方法已应用于Veeco的商用干涉仪测试软件中(3.B.S.Fritz.Absolute calibration ofan optic flat[J].Opt.Eng，1984，23，379-383.)。徐晨等提出了基于两平晶的绝对检验方案，该方法在确定某一平晶的材料均匀性前提下，利用Zernike多项式分析两块平晶的三个表面两两干涉得到的波面数据，实现平面的绝对检验(4.C.Xu，L.Chen and J.Yin.Method for absolute flatness measurement of optical surfaces[J].Appl.Opt.48，2009，2536-2541.)。以上绝对检验方法均在正入射条件下进行，当被测件为高反射率光学平面时，为保证测试时的干涉条纹的对比度需附加光强衰减装置，但这会引入透射波前畸变而降低测试精度，不利于进行绝对检验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于斜入射的平面度绝对检验方法，扣除干涉测量中参考面带来的误差，特别适合高反射率光学表面的平面度检测。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于斜入射的平面度绝对检验方法，包括以下步骤：

步骤1：将参考透射平晶装夹在数字波面干涉仪的参考面位置，将参考反射平晶装夹在测试面位置，调整参考透射平晶、参考反射平晶，使参考透射平晶的工作面A和参考反射平晶的工作面C发生空腔干涉，利用干涉仪测量并储存空腔波面数据M1(x，y)；

步骤2：使用十字叉丝标记参考反射平晶的中心，使用干涉仪软件来标记参考透射平晶的中心位置，撤去参考反射平晶，将被测件及参考反射平晶依斜入射光路摆放，调整被测件的位置，使被测件成椭圆像在视场中，且椭圆的中心与参考透射平晶的中心位置重合；调整参考反射平晶的位置，使参考反射平晶的十字叉丝与中心位置重合，移去参考反射平晶的十字叉丝，利用干涉仪测量并储存得到的第一组斜入射波面数据M₂(x，y)，测试后将十字叉丝放回参考透射平面的中心；

步骤3：依面法线方向逆时针旋转被测件，旋转后保持椭圆中心和十字叉丝中心重合，撤去十字叉丝，利用干涉仪测量并储存得到的第二组斜入射波面数据M₃(x，y)；

步骤4：根据上述三个步骤的测量结果，计算得到被测件的被测面B的绝对面形分布。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)只需一次正入射测量和两次斜入射测量得到被测件的绝对面形分布，与传统绝对检验方法得到一条线上的绝对轮廓相比，得到了整个平面的面形分布。(2)步骤1与步骤2、3中使用相同的参考平面，参考平晶无需从干涉仪上取下，从而避免了传统绝对检验方法更换参考平晶造成的空间一致性误差。(3)特别适用于测量高反射率光学平面的绝对面形分布，与传统检验方法相比，提高了测试精度。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为干涉仪正入射测量光路图。

图2为干涉仪斜入射测量光路图。

图3为本发明的基于斜入射的平面度绝对检验测量步骤示意图。

图4为本发明在步骤1，步骤2，步骤3中测试软件使用的标记。

图5为本发明的实施例在步骤1中干涉仪得到的波面。

图6为本发明的实施例在步骤2中干涉仪得到的波面。

图7为本发明的实施例在步骤3中干涉仪得到的波面。

图8为本发明的实施例在步骤3中将步骤1得到的波面经步骤2、3的的掩膜处理得到的波面。