[发明专利]基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器及其工作方法

权利要求书

1.一种基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器，被测的各子镜镜面安装在支撑系统的桁架上，其特征在于，在被测拼接镜面的子镜拼缝上放置一个平晶或者球面透镜，所述平晶或者球面透镜前表面完全增透，其后表面按照一定的比例设置镀膜，以控制其后表面的透过率和反射率；在所述被测拼接镜面的子镜和平晶或球面透镜的另一侧放置一个平行光源，该平行光源的光线经过半透半反棱镜垂直入射到平晶或者球面透镜后表面，一部分光束返回，另一部分光束继续经过被测拼接子镜表面再沿原路反射回来，两束反射光之间有固定光程差，从而形成干涉条纹，经过半透半反棱镜后进入显微放大成像系统，在后接成像面用CCD或者CMOS探测器对条纹进行靶面高分辨接收和数字化成像，通过对高分辨条纹进行数字图像处理和推导即可处理出相邻子镜的拼接误差。

2.根据权利要求1所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器，其特征在于，所述被测拼接镜面的子镜是球面或者非球面被测镜时，采用平晶获得等厚干涉的同心圆形条纹；所述被测拼接镜面的子镜是平面或者是大曲率半径球面透镜时，则采用球面透镜获得等厚干涉的同心圆形条纹。

3.根据权利要求1所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器，其特征在于，

干涉边缘传感器的条纹的整体光强分布表示为：

r₀为平晶的半径，R为被测镜曲率半径，λ为测试光波长,θ_x为相邻拼接镜面的旋转误差，θ_y为相邻拼接镜面的旋转误差，p为相邻拼接镜面的镜面高低差，tan(θ_y)y+tan(θ_x)x+p为拼接误差表达，x和y分别为平晶/被测镜上坐标系直角坐标。

4.根据权利要求3所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器，其特征在于，当相邻子镜发生拼接误差：倾斜误差和活塞误差，明暗相间的同心圆条纹，就会对应相邻子镜切分成两部分，两部分的各自同心圆弧条纹的圆心坐标(X,Y)、亮暗纹条纹半径分布均有所不同；从左右圆弧条纹，通过图像处理算法，按照条纹光强公式，根据光强分布分别拟合出左右两个区的同心圆圆弧对应的上述拼接误差：倾斜误差和活塞误差，标定出上述拼接误差与圆心位置变化和条纹半径变化的关系，后续每次测量通过条纹拟合出左右两区的圆心位置和条纹半径分布的差别，反推出倾斜误差和活塞误差。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器，其特征在于，所述平晶或者球面透镜后表面镀膜反射率设置为38％反射和62％透射。

6.权利要求1所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器的工作方法，其特征在于，步骤如下：

(1).根据被测拼接镜面子镜的面型选择不同的形成干涉条纹的器件；

(2).平行光源的光线经过半透半反棱镜垂直入射到平晶或者球面透镜后表面，一部分光束返回，另一部分光束继续经过被测拼接子镜表面再沿原路反射回来，两束反射光之间有固定光程差，从而形成干涉条纹；

(3).所述的干涉条纹经过半透半反棱镜后进入显微放大成像系统，在后接成像面用CCD或者CMOS探测器对条纹进行靶面高分辨接收和数字化成像；

(4).通过对高分辨条纹进行数字图像处理和推导处理出相邻子镜的拼接误差。

7.根据权利要求6所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器的工作方法，其特征在于，步骤(1)所述的不同的形成干涉条纹的器件是指：所述被测拼接镜面的子镜是球面或者非球面被测镜时，采用平晶获得等厚干涉的同心圆形条纹；所述被测拼接镜面的子镜是平面或者是大曲率半径球面透镜时，则采用球面透镜获得等厚干涉的同心圆形条纹。

8.根据权利要求6或7所述的基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器的工作方法，其特征在于，干涉边缘传感器的条纹的整体光强分布表示为：

干涉边缘传感器的条纹的整体光强分布表示为：

r₀为平晶的半径，R为被测镜曲率半径，λ为测试光波长,θ_x为相邻拼接镜面的旋转误差，θ_y为相邻拼接镜面的旋转误差，p为相邻拼接镜面的镜面高低差，tan(θ_y)y+tan(θ_x)x+p为拼接误差表达，x和y分别为平晶/被测镜上坐标系直角坐标。