[发明专利]一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法

权利要求书

1.一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法，该方法所利用的测量系统包括：干涉仪(10)、球面标准镜(20)、标准球面波(30)、待测球面镜(40)、五维调整台(50)，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一：打开干涉仪(10)电源开关，进行预热；

步骤二：预热完后，将球面标准镜(20)装到干涉仪(10)上，获得标准球面波(30)；

步骤三：将待测球面镜(40)装到五维调整台(50)上，并进行光路的对准调整；

步骤四：根据待测球面镜(40)的曲率半径和数值孔径大小分析机械相移误差大小；

步骤五：根据待测球面镜(40)面形误差测量精度对机械相移误差的要求将待测球面镜(40)分为N个子孔径；

步骤六：根据第n个子孔径的机械相移误差大小设置干涉仪(10)的机械相移步长S_n；

步骤七：测量待测球面镜(40)的面形误差；

步骤八：从待测球面镜(40)面形误差中取出第n个子孔径处的面形误差；

步骤九：重复步骤六到步骤八，完成所有子孔径处的面形误差测量，得到N个子孔径处的面形误差；

步骤十：采用子孔径拼接法，从N个子孔径处的面形误差求得整个待测球面镜(40)的面形误差。

2.根据权利要求1所述的一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法，其特征在于，所述机械移相是通过压电陶瓷(PZT)驱动球面标准镜(20)来实现的。

3.根据权利要求1所述的一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法，其特征在于，采用所述球面标准镜(20)产生标准球面波(30)用于测量所述待测球面镜(40)过程中球面标准镜(20)表面上不同点的机械移相量和顶点位置处的存在一定的偏差，即机械相移误差，球面标准镜(20)表面上某一点P与球面波(30)曲率中心O的连线OP和球面标准镜(20)顶点Q与标准球面波(30)曲率中心O的连线OQ之间的夹角为θ，则P点所在位置处的相移误差Δ_θ为

Δ_θ＝S(1-cosθ) (1)

式中S为干涉仪(10)的相移步长，在待测球面镜(40)的边缘点，θ达到最大为θ_max＝arcsin(NA)，此时相移误差为Δ_NA，其中arcsin为反正弦函数，NA为待测球面镜(40)的数值孔径大小。

4.根据权利要求1所述的一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法，其特征在于，子孔径N的计算方法为：

式中，ε为所允许的机械相移误差大小，NA为待测球面镜(40)的数值孔径大小，Δ_NA为相移误差。

5.根据权利要求1所述的一种减小球面镜面形误差测量中机械移相误差的方法，其特征在于，所述子孔径为环形子孔径，子孔径编号从中心到边缘分别为第1子孔径、第2子孔径、第3子孔径、…、第N子孔径，设第1子孔径和第2子孔径的交界点为P₁、第2子孔径和第3子孔径的交界点为P₂、…、第N-1子孔径和第N子孔径交界点为P_N-1，第N子孔径最边缘交界点为P_N，各子孔径环交界点与标准球面波(30)曲率中心O的连线和OQ的夹角分别为θ₁、θ₂、θ_N-1、…、θ_N，当球面标准镜(20)顶点Q的机械移相量大小为S时，P₁、P₂、…、P_N点的机械移相量大小为：

S_n＝Scosθ_n n＝1,2,…,N (3)

θ₁、θ₂、…、θ_N-1、θ_N的值按照如下方式确定：

其中，ε为所允许的机械相移误差大小。