[发明专利]平面镜面形检测方法及装置

摘要

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。

主权项

1.一种平面镜面形检测方法，应用于平面镜面形检测装置，其特征在于，所述平面镜面形检测装置包括平面镜检测台、标准球面反射镜、干涉仪、激光跟踪仪以及目标反射器；其中，所述平面镜检测台用于固定待检平面镜；所述干涉仪为球面干涉仪，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；所述目标反射器与所述激光跟踪仪配合使用，所述干涉仪出射的光束在所述待检平面镜的入射角为瑞奇角，所述激光跟踪仪与所述目标反射器用于获取所述瑞奇角的角度；所述方法包括：将待检平面镜固定于所述平面镜检测台，所述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；利用所述标准球面反射镜和所述干涉仪，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；其中，所述得到的各个子孔径的面形数据为，各个子孔径测量时，当前干涉仪坐标系下的精度数据；所述待检测平面镜的面形数据为，所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据；测量对每个子孔径进行检测时所采用的所述瑞奇角的角度值；记录每个子孔径与所述瑞奇角的角度值的对应关系；根据每个子孔径进行检测时所采用的干涉仪坐标系下的坐标，以及对每个子孔径进行检测时所采用的瑞奇角的角度值，将所述当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据；将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的面形数据；在各个子孔径的面形的检测过程中，所述干涉仪出射的光束在所述子孔径上投影的长轴与所述待检平面镜的长轴平行；所述采用瑞奇‑康芒法分别测量各个子孔径的面形的过程具体为：采用第一瑞奇角测量第一子孔径的面形数据；更换待测量的子孔径，并改变瑞奇角的角度，包括旋转所述平面镜检测台，并适应性调整所述干涉仪和/或所述标准球面反射镜，以改变所述瑞奇角的角度，并更换待检测的子孔径；采用第二瑞奇角测量第二子孔径的面形数据，所述第二子孔径与所述第一子孔径相邻，所述第二瑞奇角与所述第一瑞奇角的角度不同；重复执行以上两个步骤的检测过程，直至完成所有子孔径面形数据的测量；其中，测量所述瑞奇角的角度值的方式为：将所述目标反射器设置在所述待检平面镜的上方，利用所述激光跟踪仪和所述目标反射器测量得到所述待检平面镜的位置坐标，以及所述待检平面镜的法线方向；在当前干涉仪坐标系下，在所述干涉仪的出光处设立针孔，在采用瑞奇‑康芒法测量当前子孔径的面形数据时，使所述干涉仪的出射光穿过所述针孔，并获取所述针孔的坐标；在当前干涉仪坐标系下，固定所述针孔的位置不变，移走所述干涉仪，在所述干涉仪的位置，换上所述激光跟踪仪，使所述激光跟踪仪的出光处位于所述针孔位置；调节所述激光跟踪仪出射光的方向，使所述激光跟踪仪的出射光穿过所述针孔，并经过所述待检平面镜和所述标准球面反射镜的反射，反射后的光线穿过所述针孔并被所述激光跟踪仪接收，得到光线反射的第一反射三角形，所述第一反射三角形的三个顶点分别为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点、所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点、经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点；其中，所述第一反射三角形的第一边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第二边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第三边为所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线；利用所述激光跟踪仪，获取所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和；根据所述待检平面镜的位置坐标、所述待检平面镜的法线方向、所述针孔的坐标、以及所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和，利用镜面反射原理，解算所述第一反射三角形，计算得到所述瑞奇角的角度值。