[发明专利]一种超高精度平面镜全口径中频面形测量装置及方法

说明书

本发明提供一种超高精度平面镜全口径中频面形测量装置及方法，测量装置用于测量超高精度平面镜全口径中频面形，装置包括：白光干涉仪、显微物镜、轴向位移台、倾斜调整台、升降装置、两个标准镜及自准直仪以及计算机系统和大理石基座。白光干涉仪安装在大理石横梁上的升降装置上；轴向位移台以及倾斜调整台组成的测量平台安装在大理石基座上，通过两个垂直安装的自准直仪测角系统实时监测测量过程中待测超高精度平面镜的空间姿态；计算机系统与白光干涉仪相连，收集超高精度平面镜子孔径区域面形信息；通过调整平移台获得超高精度平面镜下一子孔径内面形信息，最后根据自准直仪检测数据结合拼接数据处理软件，获得超高精度平面镜全口径面形误差。

技术领域

本发明属于先进光学制造与检测技术领域，具体涉及一种超高精度平面镜全口径中频面形测量装置及方法。

背景技术

随着现代光学的不断发展，超高精密光学元件的应用也越来越广泛。特别是超高精度平面镜的应用也越来越受到重视，随之而来的是对其检测精度以及检测频段的严苛要求。现代光学对超高精度平面镜要求不仅低频面形精度，同时对中频面形信息也需要进行一定考虑。

光学干涉检测技术作为一种行之有效的高精度光学面形检测技术被广泛的应用在面形检测领域。一般光学检测技术如Fizeau干涉仪均偏向于低频面形检测，对中频面形检测能力只能覆盖一部分。而白光干涉仪测量分辨率和精度均优于Fizeau干涉仪，其测量频段在1mm^-1～1μm^-1之间，测量结果具有更加丰富的信息。但是白光干涉仪有效测量视场很小，当配备低倍显微物镜时，其有效视场大概只有5mm*5mm，无法实现全口径面形检测。而拼接测量技术极大的拓宽白光干涉仪的测量范围，目前将拼接技术应用于白光干涉仪的检测技术主要有基于相对角拼接干涉仪显微拼接技术、基于自准直仪角度辅助测量系统的显微拼接技术以及单纯依靠测量台精度及算法的显微拼接技术。相对角拼接技术装置过于复杂，并且其测量范围相对受限；而目前的角度辅助测量技术仅能实现单列子孔径面形检测；而单纯靠测量台精度及算法的显微拼接技术无法满足超高精度平面镜的拼接检测。

发明内容

为了解决超高精度平面镜全口径中频检测问题，本发明提出了一种超高精度平面镜全口径中频面形测量装置及方法。

本发明采用的技术方案为：一种超高精度平面镜全口径中频面形测量装置，包括大理石基座、升降装置、轴向位移台、倾斜调整台、白光干涉仪、显微物镜、短标准平面镜，超高精度平面镜，长标准平面镜、计算机系统和自准直仪；其中，白光干涉仪安装在升降装置上，并与轴向位移台固定在大理石基座上隔绝环境因素造成的误差；倾斜调整台安装在轴向位移台实现对超高精度平面镜空间位置、姿态的调整；长标准平面镜以及短标准平面镜安装在所述倾斜调整台，分别与超高精度平面镜的长度方向、宽度方向平行并居中，标准平面镜与超高精度平面镜具有恒定的相对位置，并共同进行运动；长标准平面镜以及短标准平面镜分别于两个自准直仪配合，组成测角系统。计算机系统与白光干涉仪、自准直仪连接，用于采集、保存及处理所述白光干涉仪采集的面形数据以及自准直采集的各个子孔径的相对角度变化。调整平移台，采集超高精度平面镜待测区域子孔径(相邻子孔径具有一定重叠区域)，并根据拼接算法得到超高精度平面镜待测区域面形误差。

所述白光干涉仪与所述升降装置相连，用于带动白光干涉仪在垂直方向位移，实现对焦；

所述白光干涉仪与所述升降装置相连安装在所述大理石基座龙门上，用于采集超高精度平面镜面形数据；

所述超高精度平面镜安装在所述倾斜调整台，正对所述白光干涉仪的显微物镜；所述倾斜调整台用于调整所述超高精度平面镜倾斜，实现零条纹测量；

所述倾斜调整台作为测量基座安装在所述轴向位移台，用于带动所述超高精度平面镜在长度、宽度方向移动。

所述轴向位移台固定在所述大理石基座上，并与所述白光干涉仪光轴垂直；用于带动所述倾斜调整台进行位移，调整所述超高精度平面镜与所述显微物镜相对位置。