发明名称 一种在平面子孔径拼接测量中调整被测镜倾斜的装置和方法
摘要 本发明公开了一种在平面子孔径拼接测量中调整被测镜倾斜的装置和方法,该装置包括菲索移相干涉仪,标准镜,半透半反镜,被测镜,激光自准直仪,二维平移台,倾斜调整装置,转台,平面反射镜,计算机,探测器和聚焦透镜,利用该装置在第一子孔径位置处进行调平,并建立被测镜和标准镜平行的基准点,然后再在其它子孔径位置处,以此基准点为基准计算被测镜的倾斜量,然后再对被测镜的位姿进行调整,从而减小子孔径面形中的倾斜量,提高平面子孔径拼接测量的精度。
申请公布号 CN102788563B 申请公布日期 2014.09.10
申请号 CN201210319845.8 申请日期 2012.08.31
申请人 中国科学院光电技术研究所 发明人 徐富超;谢伟民;贾辛;邢廷文
分类号 G01B11/24(2006.01)I 主分类号 G01B11/24(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 杨学明;卢纪
主权项 一种在平面子孔径拼接测量中调整被测镜倾斜的方法,该方法采用的装置为一种在平面子孔径拼接测量中调整被测镜倾斜的装置,包括菲索移相干涉仪(101),标准镜(102),半透半反镜(103),被测镜(104),激光自准直仪(105),二维平移台(106),倾斜调整装置(107),转台(108),平面反射镜(109),计算机(110),探测器(111)和聚焦透镜(112),其中转台(108)、二维平移台(106)、倾斜调整装置(107)的中心有一通光孔(113);半透半反镜(103)与菲索移相干涉仪(101)的光轴成45度夹角,平面反射镜(109)与转台的转轴成45度夹角;探测器(111)放在聚焦透镜(112)的焦点处;计算机(110)分别与菲索移相干涉仪(101)、探测器(111)、转台(108)、二维平移台(106)、倾斜调整装置(107)相连接,用来控制菲索移相干涉仪(101)、探测器(111)、转台(108)、二维平移台(106)和倾斜调整装置(107);从激光自准直仪(105)发出的光经平面反射镜(109)反射后通过所述的转台(108)、二维平移台(106)、倾斜调整装置(107)的中心的通光孔(113),利用激光自准直仪(105)进行监测,调节倾斜调整装置(107),使转台(108)的台面与标准镜(102)平行;菲索移相干涉仪(101)中发出的光线穿过标准镜(102)、半透半反镜(103),并在被测镜(104)的上表面反射,然后再经半透半反镜(103)反射后到达聚焦透镜(112),再经聚焦透镜(112)聚焦后到达探测器(111),其特征在于:该方法的步骤如下:步骤1)、根据标准镜(102)和被测镜(104)的大小,规划子孔径的数目与各子孔径的位置,使被测镜(104)的所有区域都被子孔径覆盖;步骤2)、调节倾斜调整装置(107),使转台(108)的台面与标准镜(102)平行;步骤3)、在第一子孔径位置处,探测光束的会聚点,将建立被测镜(104)与标准镜(102)平行的基准点A,并测量第一子孔径面形;步骤4)、调整被测镜(104)到下一子孔径位置处;步骤5)、探测光束的会聚点,并以基准点A为基准,计算被测镜(104)的倾斜角;其中步骤5)中计算被测镜(104)的倾斜角具体为:菲索移相干涉仪(101)中发出的光线穿过标准镜(102)、半透半反镜(103),并在被测镜(104)的上表面反射,然后再经半透半反镜(103)反射后到达聚焦透镜(112),再经聚焦透镜(112)聚焦后到达探测器(111),在探测器(111)上形成很小的能量斑,计算机(110)再对探测器(111)上的能量斑信息进行处理,求出能量中心点,该点为被测镜(104)相对于标准镜(102)有一定倾斜量时的会聚点B,记录该点在探测器(111)上的位置,计算机(110)根据记录的基准点A和会聚点B的位置,计算出被测镜(104)的在X方向的倾斜角θ<sub>x</sub>和在Y方向的倾斜角θ<sub>y</sub>,其计算方法如下:<maths num="0001" id="cmaths0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>&theta;</mi><mi>x</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>tg</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>B</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>x</mi><mi>A</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>f</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>4</mn></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000540926710000021.GIF" wi="486" he="144" /></maths><maths num="0002" id="cmaths0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>&theta;</mi><mi>y</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>tg</mi><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>y</mi><mi>B</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>y</mi><mi>A</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mi>f</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>4</mn></mfrac></mrow>]]></math><img file="FDA0000540926710000022.GIF" wi="486" he="141" /></maths>其中,(x<sub>A</sub>,y<sub>A</sub>),(x<sub>B</sub>,y<sub>B</sub>)分别为基准点A和会聚点B的坐标,f为聚焦透镜(112)的焦距;步骤6)、根据步骤5)中计算出的被测镜的倾斜角,判断并调整被测镜(104)的倾斜角:若倾斜角不满足要求,则调整被测镜(104)的位姿,然后返回到步骤5);若倾斜角满足要求,进入步骤7);其中步骤6)中判断并调整被测镜(104)的倾斜角:将计算机(110)根据步骤5)中计算出的被测镜(104)的在X方向的倾斜角θ<sub>x</sub>和在Y方向的倾斜角θ<sub>y</sub>,进行判断处理:若θ<sub>x</sub>、θ<sub>y</sub>中有一个大于被测镜(104)需要进行倾斜调节的临界角θ<sub>0</sub>,则计算机(110)给倾斜调整装置(107)发出调节被测镜(104)倾斜的信号,倾斜调整装置(107)收到此信号,对被测镜(104)进行倾斜调整,倾斜调整装置(107)调整完成时给计算机(110)反馈一个信号,计算机(110)收到倾斜调整装置(107)反馈的信号后,返回到步骤5),直到θ<sub>x</sub>、θ<sub>y</sub>均小于θ<sub>0</sub>时进入步骤7),其中θ<sub>0</sub>根据探测器的分辨率确定,其计算方法如下式:θ<sub>0</sub>=tg<sup>‑1</sup>(b/f)其中,b为探测器一个像素点的尺寸;步骤7)、测量被测镜(104)在该位置处的子孔径面形,若未完成测量,则返回到步骤4),直到所有子孔径都被测量完成为止。
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