[发明专利]微纳操控平台三自由度的测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种微纳操控平台三自由度的测量系统，所述测量系统包括平台底座以及位于所述平台底座上的位移平台，其特征在于，包括：

位于第一轴线上的第一激光干涉仪和第二激光干涉仪，第一激光干涉仪的发射孔的中心轴线与第二激光干涉仪的发射孔的中心轴线共线；

以及设在位移平台上构造成十字形的光学组件，该光学组件包括与第一激光干涉仪对应的第一直角镜片部分，该第一直角镜片部分包括第一直角镜面和第二直角镜面，且第一激光干涉仪发射的入射光线与该入射光线经第一直角镜片部分的第一直角镜面和第二直角镜面反射后的出射光线平行，光学组件还包括与第二激光干涉仪对应的第二直角镜片部分，该第二直角镜片部分包括第一直角镜面和第二直角镜面，且第二激光干涉仪发射的入射光线与该入射光线经第二直角镜片部分的第一直角镜面和第二直角镜面反射后的出射光线平行；

还包括图像传感器以及设置在经第一直角镜片部分反射后的出射光线的光路上的分光镜，经分光镜反射的分光光路与所述图像传感器的感光面垂直；

所述测量系统的使用方法包括：

S1：将位移平台的运动分解成沿第一轴线的平移运动、沿与第一轴线垂直的第二轴线的平移运动和绕平台中心点的旋转运动，设位移平台沿第二轴线的平移距离为a₁，沿第一轴线的平移距离为a₂以及绕平台中心点的旋转角度为θ；

S2：由图像传感器测得第一直角镜片部分的出射光线的移动距离X₁，得出沿第二轴线的平移运动距离a₁＝X₁/2；

S2：由第一激光干涉仪测得第一轴线上的第一方向光程差Y₁₁；由第二激光干涉仪测得第一轴线上的第二方向光程差Y₂₂；通过以下公式计算得出第一激光干涉仪因位移平台沿第一轴线平移运动接收到的光程差Y₁、第一激光干涉仪因位移平台绕平台中心点旋转运动接收到的光程差Y₂和沿第一轴线的平移距离a₂；

Y₁₁＝Y₁+Y₂，

Y₂₂＝-Y₁+Y₂，

Y₁＝2a₂；

S4:设在所述绕平台中心点的旋转运动中，位移平台旋转前第一直角镜片部分的第一直角镜面的第一反射点与位移平台旋转后第一直角镜片部分的第一直角镜面的第一反射点之间的距离为m，位移平台旋转前第一直角镜片部分的第二直角镜面的第二反射点与位移平台旋转后第一直角镜片部分的第二直角镜面的第二反射点之间的距离为n，则令α＝m/n，并已知L₀为位移平台未运动前第一直角镜片部分的入射光线与出射光线之间的距离，则通过下式计算得出位移平台的旋转角度θ：

2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，光学组件包括设置在位移平台上的光学组件底座，在光学组件底座上设置有构造成十字形的四个卡槽，在每个卡槽中均设置有玻璃片，其中，靠近第一激光干涉仪的两个玻璃片形成第一直角镜片部分，靠近第二激光干涉仪的两个玻璃片形成第二直角镜片部分，其中，靠近第一激光干涉仪的两个玻璃片面向第一激光干涉仪的一面均涂覆有反光膜，靠近第二激光干涉仪的两个玻璃片面向第二激光干涉仪的一面均涂覆有反光膜。