[发明专利]平面镜面形检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种平面镜面形检测方法及装置，该方法包括：将待检平面镜固定于平面镜检测台，待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，相邻的子孔径间具有交叠区域；利用标准球面反射镜和球面干涉仪，采用瑞奇‑康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径的面形数据；将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜的面形数据。本发明将瑞奇‑康芒法与子孔径法结合，将大口径的待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，利用瑞奇‑康芒法的原理，采用小口径的标准球面反射镜对各个子孔径的面形数据进行测量，将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜整体的面形数据，在不增加检测成本的基础上，实现了大口径平面镜的面形检测。

技术领域

本发明涉及平面镜检测技术，更为具体的说，涉及一种平面镜面形检测方法及装置。

背景技术

为了实现对宇宙更深、更详细的探索，望远镜的口径越来越大，其光学系统中平面镜的尺寸也越来越大。相应地，对大口径平面镜的面形检测精度以及装调效果的要求也越来越高。目前来看，大口径平面镜研磨阶段的检测误差均方根需优于微米级，抛光阶段检测精度的要求甚至达到纳米量级.

对中小口径的平面镜而言，可采用傅科法或者直接进行干涉测量获得镜面面形。傅科法又称为刀口阴影法，是Foucault在1859年利用阴影技术所提出的一种检测被检镜面横向像差的方法。刀口阴影法设备简单、结果直观。经验丰富的加工技术人员，可根据阴影图形估计局部误差的位置与尺寸，还能定性地测量某些几何像差。然而这种方法主观性较强，测量结果与操作人员的熟练程度密切相关，不能实现对光学镜面面形误差的定量检测。

干涉测量过程简单，测量精度高。但是干涉仪的加工周期长、工艺水平与检测标定精度要求都很高。平面镜面形检测过程中常用的激光干涉仪主要为ZYGO公司的相移干涉仪以及4D Technology公司的4D动态干涉仪。卧式结构的大口径激光干涉仪的测量精度峰峰值可达到λ/10(λ＝632.8nm)。但是，商用干涉仪口径均在800mm以下，无法实现口径超过1m的大口径平面镜检测。

瑞奇-康芒法(即Ritchey-Common法)是1904年由Ritchey在Common工作基础上提出的用于标准平面镜的检测方法。由于平面镜本身没有光线汇聚功能，Ritchey-Common法需使用另一个大口径标准球面反射镜配合，以实现被测镜面的检测。由于大口径球面镜的加工与检测成本较低，与直接建造大口径平面干涉仪相比，更加易于实现。VLT的三镜，口径接近1米，其检测选择了Ritchey-Common法。但是，随着平面镜口径的加大，对应标准球面反射镜的口径也越来越大，使得标准球面反射镜建造成本逐渐成为制约Ritchey-Common法应用的重要因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种平面镜面形检测方法及装置，采用小口径的标准球面反射镜和球面干涉仪，即可检测大口径平面镜的面形数据，在不增加检测成本的基础上，解决了现有技术中难以对大口径平面镜进行面形检测的困难。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种平面镜面形检测装置，包括平面镜检测台、标准球面反射镜以及干涉仪，所述干涉仪为球面干涉仪；

其中，所述平面镜检测台用于固定待检平面镜；所述干涉仪的焦点位于所述标准球面反射镜的曲率中心，所述干涉仪发出的光束经所述待检平面镜反射后，到标准球面反射镜，经标准球面反射镜反射后再次经待检平面镜反射后，返回所述干涉仪焦点；所述待检平面镜的直径大于所述标准球面反射镜的直径。

可选的，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:2～1:10以内。

可选的，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:3～1:4以内。