[发明专利]大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法

摘要

一种大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法，测量工具包括激光平面干涉仪、扩束准直系统、平面透射标准镜、精密旋转平台和计算机处理系统。该方法通过对激光平面干涉仪进行扩束准直得到大口径平行检测光束，并与精密旋转平台组成子口径拼接检测系统，实现大口径掠入射反射聚焦镜三维面形测量，降低了机械系统难度，提高了子口径定位精度，从而保障了面形拼接检测精度。

主权项

1.一种大口径掠入射反射聚焦镜高精度面形检测方法，测量工具包括激光平面干涉仪(1)、扩束准直系统(2)、平面透射标准镜(3)、精密旋转平台(4)和计算机处理系统(6)；所述精密旋转平台(4)用于放置待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)；上述元件的位置关系如下：沿所述激光平面干涉仪(1)发出的相干光方向依次是所述的扩束准直系统(2)、所述的平面透射标准镜(3)和所述的待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)，所述的精密旋转平台(4)台面水平放置，所述的计算机处理系统(6)分别与激光平面干涉仪(1)和精密旋转平台(4)的控制端相连，其特征在于，该方法包括下列步骤：1)将待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)放置于所述的精密旋转平台(4)的台面上，待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)的长边方向与精密旋转平台(4)台面平行，并且待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)的待测面(7)面对着透过所述的平面透射标准镜(3)的平行光；2)所述的激光平面干涉仪(1)发出的平行光经扩束准直系统(2)后照射到平面透射标准镜(3)上，一部分平行光经平面透射标准镜(3)的参考面(8)反射回干涉仪，形成参考光，另一部分平行光透过所述的平面透射标准镜(3)照射到待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)的待测面(7)上，经该待测面(7)反射后返回所述的激光平面干涉仪(1)，形成检测光，该束检测光与所述的参考光发生干涉，生成干涉条纹；通过调整待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)的姿态，使其中心区域对应的干涉条纹最稀疏；3)根据待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)的加工图纸面形分布计算测量结果的最大梯度值Gmax和边缘处最大偏角αmax，梯度的计算方法为：以长边方向为x轴，短边方向为y轴，检测光束方向为z轴，待测面上长短轴中心点为坐标原点o，测量结果的梯度分布为加工图纸面形分布z值沿oxy平面方向的增长率的两倍，也即z值对x、y偏导和的两倍；偏角的计算方法为：对梯度值取反正切，即为偏角；4)计算选取子孔径边缘最大梯度Gsub和对应的角度αsub，子孔径边缘最大梯度由1/(6像素/周期×干涉仪分辨率)确定，对应的角度αsub通过对子孔径边缘最大梯度Gsub取反正切获得；5)选用加工图纸面形分布梯度值小于子孔径边缘最大梯度Gsub的区域尺寸作为子孔径的尺寸，选用αsub/3作为相邻子孔径的相对旋转角度αadj，子孔径的数目n通过αmax/αadj并向上取整计算得到；6)通过精密旋转平台(4)控制待测大口径掠入射反射聚焦镜(5)分别逆时针和顺时针旋转，旋转的角度间隔为αadj，每旋转一次测量一次，测量次数为n，得到n个子孔径面形分布数据；7)按现有的子口径拼接算法，通过子口径重叠区域面形分布计算相邻子口径的倾斜系数和轴向平移系数，实现子口径数据拼接得到全口径KB镜面形检测结果。