拼接测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种拼接测量装置，适于对凹球面的面形进行拼接测量，所述拼接测量装置包括：干涉仪、参考透镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一调整机构、第二调整机构、凹球面的被测件、运动台和控制机构，第一平面反射镜安装在第一调整机构上，第一调整机构配置成改变第一平面反射镜的位置；第二平面反射镜安装在第二调整机构上，第二调整机构配置成改变第二平面反射镜的位置；被测件放置在运动台上，运动台配置成改变所述被测件的位置；控制机构与干涉仪、第一调整机构、第二调整机构和运动台相连通以发出控制信号，借助于第一调整机构和第二调整机构，第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角能被调节以使得入射到被测件上的光线相对于从参考透镜射出的光线倾斜第一角度，从而避免倾斜被测件。

【技术实现步骤摘要】
拼接测量装置和方法
本专利技术属于光学检测领域，涉及一种对凹球面的面形进行拼接测量的装置和方法。
技术介绍
光刻镜头是一个由几十片镜片组成的复杂的光学系统，部分镜面口径大，对应的标准镜头研制困难。拼接测量通过将一个镜面规划为多个小的子孔径，并逐个子孔径测量，然后再将子孔径的面形通过算法组合成整个镜面的面形。在相关技术中，已提出了一种自动拼接干涉仪，实现了对光学元件的自动拼接测量，但检测精度低，只作为高精度镜片加工中的过程检测仪器。其精度低的最主要原因是在拼接测量过程中，被测件的外环区域需要倾斜一定的角度去匹配标准镜的状态，而这种倾斜会使得被测件变形，变形量直接代入检测结果中，无法达到高精度检测目的。因此，亟须一种改进的拼接测量装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种拼接测量装置，适于对凹球面的面形进行拼接测量，所述拼接测量装置包括：干涉仪、参考透镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一调整机构、第二调整机构、凹球面的被测件、运动台和控制机构，第一平面反射镜安装在第一调整机构上，第一调整机构配置成改变第一平面反射镜的位置；第二平面反射镜安装在第二调整机构上，第二调整机构配置成改变第二平面反射镜的位置；被测件放置在运动台上，运动台配置成改变所述被测件的位置；控制机构与干涉仪、第一调整机构、第二调整机构和运动台相连通以发出控制信号，借助于第一调整机构和第二调整机构，第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角能被调节以使得入射到被测件上的光线相对于从参考透镜射出的光线倾斜第一角度，从而避免倾斜被测件。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述第一调整机构配置成使得所述第一平面反射镜沿第一方向、第二方向、第三方向平移和绕第二方向旋转；其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；所述第二调整机构配置成使得所述第二平面反射镜沿所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向平移和绕所述第二方向旋转；以及所述运动台配置成使被测件沿所述第一方向和所述第三方向平移和绕所述第三方向旋转。根据本专利技术的一个示例性实施例，在测量所述被测件的外环子孔径时，所述第一调整机构和第二调整机构根据所述控制机构发出的控制信号分别调整所述第一平面反射镜和第二平面反射镜的位置，使得第一和第二平面反射镜之间的夹角被调整成第二角度，并且第二角度是第一角度的一半；所述运动台根据所述控制机构发出的控制信号调整被测件的位置，使得被测件的球心移动到第一焦点，所述第一焦点由所述参考透镜的焦点被调整后的第一平面反射镜和第二平面反射镜反射形成。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述第一平面反射镜被调整成靠近所述参考透镜的焦点并大致垂直于从所述参考透镜射出的边缘光线。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述第二平面反射镜被调整成能够将经所述第一平面反射镜反射的全部光线反射到待测件上。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述第二平面反射镜被调整成不阻挡测量光束射出到所述第一平面反射镜上。根据本专利技术的一个示例性实施例，在测量被测件的中心子孔径时，所述运动台根据所述控制机构发出的控制信号调整被测件的位置，使得被测件的球心与参考透镜的焦点重合；所述第一调整机构和所述第二调整机构分别根据所述控制机构发出的控制信号调整第一平面镜和第二平面镜的位置，使得所述第一平面镜和第二平面镜离开光路。根据本专利技术的一个示例性实施例，所述第一平面镜和第二平面镜分别被调整成位于光路的两侧，或者位于光路的同一侧。根据本专利技术的另一方面，提供了一种使用上述实施例中任一个所述的拼接测量装置的拼接测量方法，所述拼接测量方法包括如下步骤：步骤(1)：根据参考透镜和被测件的参数来计算子孔径的个数和位置、测量外环子孔径时测量光束倾斜的第一角度和外环相邻子孔径的夹角，以使得被测件能被所述子孔径完全覆盖；步骤(2)：根据所述控制机构发出的控制信号通过所述运动台调整被测件的位置，使得被测件的球心与参考透镜的焦点重合，并根据所述控制机构发出的控制信号分别利用所述第一调整机构和所述第二调整机构调整第一平面镜和第二平面镜的位置，使得所述第一平面镜和第二平面镜离开光路，然后利用控制机构控制干涉仪测量中心子孔径的面形；步骤(3)：根据所述控制机构发出的控制信号分别利用第一调整机构和第二调整机构调整所述第一平面反射镜和第二平面反射镜的位置，使得第一和第二平面反射镜之间的夹角被调整，从而使得入射到被测件上的光线相对于从参考透镜射出的光线倾斜第一角度，并根据所述控制机构发出的控制信号利用运动台调整被测件的位置，使得被测件的球心移动到第一焦点，所述第一焦点由所述参考透镜的焦点被调整后的第一平面反射镜和第二平面反射镜反射形成，然后利用控制机构控制干涉仪测量外环第1个子孔径的面形；步骤(4)：根据控制机构发出的控制信号利用运动台使得被测件绕垂直于运动台所在平面的方向依次转动外环相邻子孔径的夹角，并利用控制机构控制干涉仪依次测量外环子孔径的面形，直到外环所有的子孔径被测量完为止。根据本专利技术的一个示例性实施例，在步骤(3)中，第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角被调整成第二角度，并且所述第二角度是所述第一角度的一半。根据本专利技术的一个示例性实施例，在步骤(3)中，所述第一平面反射镜被调整成靠近所述参考透镜的焦点并大致垂直于从所述参考透镜射出的边缘光线。根据本专利技术的一个示例性实施例，在步骤(3)中，所述第二平面反射镜被调整成能够将经所述第一平面反射镜反射的全部光线反射到待测件上。根据本专利技术的一个示例性实施例，在步骤(3)中，所述第二平面反射镜被调整成不阻挡测量光束射出到所述第一平面反射镜上。与相关技术相比，本专利技术的优点在于：1)在拼接测量中无需倾斜被测件，从而避免因倾斜被测件带来的变形误差，实现高精度的拼接检测。2)在拼接测量中无需倾斜被测件，从而降低了被测件工装的设计难度。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的拼接测量装置测量外环子孔径的示意图；图2为根据本专利技术的一个实施例的子孔径的规划的示意图；图3为图1所示的拼接测量装置的光路的示意图；图4为图3所示的光路的局部放大图；图5为根据本专利技术的一个实施例的拼接测量装置测量中心子孔径的示意图；图6为图5所示的拼接测量装置的光路的示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例进一步说明本专利技术的实施例。如图1所示，拼接测量装置包括干涉仪101、参考透镜、平面反射镜103、平面反射镜104、调整机构105、调整机构106、凹球面被测件107、运动台108和控制机构。如图1所示，参考透镜为球面标准镜102，控制机构为计算机109。如图1所示，平面反射镜103安装在调整机构105上，调整机构105可使平面反射镜103沿X、Y、Z方向平移和绕Y方向旋转,其中XYZ坐标系为调整机构105的坐标系；平面反射镜104安装在调整机构106上，调整机构106可使平面反射镜104沿X、Y、Z方向平移和绕Y方向旋转，其中XYZ坐标系为调整机构106的坐标系；凹球面被测件107安装在运动台108上，运动台108可使凹球面被测件107沿X、Z平移和绕Z方向旋转，其中XYZ坐标系为运动台108的坐标系。计算机109与干涉仪101、调整机构105、调整机构106和运动台108相连通以用于发出控制信号。在一个实施例中，当需要测量外环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拼接测量装置，适于对凹球面的面形进行拼接测量，其特征在于，所述拼接测量装置包括：干涉仪(101)、参考透镜(102)、第一平面反射镜(103)、第二平面反射镜(104)、第一调整机构(105)、第二调整机构(106)、凹球面的被测件(107)、运动台(108)和控制机构(109)，第一平面反射镜安装在第一调整机构上，第一调整机构配置成改变第一平面反射镜的位置；第二平面反射镜安装在第二调整机构上，第二调整机构配置成改变第二平面反射镜的位置；被测件放置在运动台上，运动台配置成改变所述被测件的位置；控制机构与干涉仪、第一调整机构、第二调整机构和运动台相连通以发出控制信号，借助于第一调整机构和第二调整机构，第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角能被调节以使得入射到被测件上的光线相对于从参考透镜射出的光线倾斜第一角度(θy)，从而避免倾斜被测件。

【技术特征摘要】
1.一种拼接测量装置，适于对凹球面的面形进行拼接测量，其特征在于，所述拼接测量装置包括：干涉仪(101)、参考透镜(102)、第一平面反射镜(103)、第二平面反射镜(104)、第一调整机构(105)、第二调整机构(106)、凹球面的被测件(107)、运动台(108)和控制机构(109)，第一平面反射镜安装在第一调整机构上，第一调整机构配置成改变第一平面反射镜的位置；第二平面反射镜安装在第二调整机构上，第二调整机构配置成改变第二平面反射镜的位置；被测件放置在运动台上，运动台配置成改变所述被测件的位置；控制机构与干涉仪、第一调整机构、第二调整机构和运动台相连通以发出控制信号，借助于第一调整机构和第二调整机构，第一平面反射镜和第二平面反射镜之间的夹角能被调节以使得入射到被测件上的光线相对于从参考透镜射出的光线倾斜第一角度(θy)，从而避免倾斜被测件。2.根据权利要求1所述的拼接测量装置，其特征在于，所述第一调整机构配置成使得所述第一平面反射镜沿第一方向、第二方向、第三方向平移和绕第二方向旋转；其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向相互垂直；所述第二调整机构配置成使得所述第二平面反射镜沿所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向平移和绕所述第二方向旋转；以及所述运动台配置成使被测件沿所述第一方向和所述第三方向平移和绕所述第三方向旋转。3.根据权利要求1或2所述的拼接测量装置，其特征在于，在测量所述被测件的外环子孔径时，所述第一调整机构和第二调整机构根据所述控制机构发出的控制信号分别调整所述第一平面反射镜和第二平面反射镜的位置，使得第一和第二平面反射镜之间的夹角被调整成第二角度(θy/2)，并且第二角度是第一角度的一半；所述运动台根据所述控制机构发出的控制信号调整被测件的位置，使得被测件的球心移动到第一焦点(O1)，所述第一焦点由所述参考透镜的焦点(O)被调整后的第一平面反射镜和第二平面反射镜反射形成。4.根据权利要求3所述的拼接测量装置，其特征在于，所述第一平面反射镜被调整成靠近所述参考透镜的焦点并大致垂直于从所述参考透镜射出的边缘光线。5.根据权利要求4所述的拼接测量装置，其特征在于，所述第二平面反射镜被调整成能够将经所述第一平面反射镜反射的全部光线反射到待测件上。6.根据权利要求5所述的拼接测量装置，其特征在于，所述第二平面反射镜被调整成不阻挡测量光束射出到所述第一平面反射镜上。7.根据权利要求1或2所述的拼接测量装置，其特征在于，在测量被测件的中心子孔径时，所述运动台根据所述控制机构发出的控制信号调整被测件的位置，使得被测件的球心与参考透镜的焦点...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐富超，贾辛，甘大春，邢廷文，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51