专利名称：一种基于双频干涉的面型测量装置及方法
一种基于双频干涉的面型测量装置及方法技术领域
本发明涉及一种用于面型测量的光学装置，该装置基于双频干涉原理进行点探测，通过多点探测，进而获得面型的测量装置；本发明还涉及采用上述装置进行面型测量的方法。
背景技术：
光经过两种不同光学介质表面就会发生反射和折射，从波动光学的角度来看，也会影响光波的偏振态。所以光学部件的面型(包括轮廓以及表面精度)将会对反射光波和折射光波的偏振态造成重大影响，进而会影响包含该光学部件的光学系统的整体性能，因此需要研发出相应的技术来精确地测出光学器件的面型。现有技术中，对于光学部件面型的测量一般都是采用光学干涉的方法进行测量。光学干涉分为单频干涉和双频干涉。单频干涉形成是稳定的干涉条纹，输出的是直流量，比如牛顿环。双频干涉输出的是交流量，相位新型被调制在交流量上。目前的面型测量仪器普遍采用单频光学干涉的方法，其原理是光源发出两束光，这两束光具有相同的频率，一束由基准面反射、另外一束由测量面反射；两路光相遇后会产生干涉图案，通过对干涉图案的处理或者靠经验判断出被测光学器件的面型。然而，采用单频光学干涉的方法具有两个不足其一是，单频干涉方法的固有精度低、抗干扰能力差；其二是，干涉图案需要高性能的面探测器进行图形探测，并且由探测图形解调出被测镜的面型的算法十分的复杂。为了达到足够的测量精度，参考镜需要具有很大的通光孔径，且通光孔径内的像差必须优化到相当低的水平，而大孔径的参考镜的制作难度很大、制造成本十分闻昂。为了解决参考镜制作困难的问题，现有技术中还有利用探针逐点测出被测镜每一点的坐标，然后用计算绘出整个被测镜的形貌的替代方法。不过该方案要么精度依然依赖于孔径，并且系统复杂；要么在测量过程中要引入运动台的误差，因此这种方案很难做到镜面面型精度级别的测量。针对上述问题，有必要提出一种改进的光学部件面型测量装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有各种面型测量装置精度低、抗干扰能力差、结构和算法复杂且制作成本高的不足，提供一种结构和算法简单、成本低、精度较高的面型测量装置。为解决上述问题，本发明所采用的技术手段是一种基于双频干涉的面型测量装置，包括分光干涉单元、扫描单元以及面型绘制单元。所述分光干涉单元将激光器发出的光在空间上分离为参考光与测量光，所述参考光与所述测量光的频率不同，且偏振态相差90° ;将所述测量光发射至所述扫描单元，并会聚从所述扫描单元返回的携带被测镜信息的测量光，使所述参考光与所述携带被测镜信息的测量光发生干涉形成干涉光信号，将所述干涉光信号通过导光光纤传输至所述面型绘制单元。所述扫描单元包括扫描透镜、反射镜、被测镜承载台，所述分光干涉单元发射的测量光经所述扫描透镜后被所述反射镜反射并聚焦在所述被测镜上，扫描所述被测镜并形成携带被测镜信息的测量光，所述携带被测镜信息的测量光原路返回至所述分光干涉单元；所述反射镜能够旋转，转轴穿过被测点的曲率中心并与所述扫描透镜的主光轴垂直，且所述转轴与所述扫描透镜之间的距离加上所述被测点的曲率半径之和等于所述扫描透镜的焦距；所述被测镜承载台使得被测镜至少在与所述扫描透镜的主光轴平行的平面内能够运动；所述面型绘制单元根据所述干涉光信号得到被测镜上被测点的形貌数据、根据所述扫描单元得到被测镜上被测点的位置数据，进行多个被测点的测量，进而绘制所述被测镜的面型。本发明所要解决的又一技术问题是提供一种与上述装置所对应的面型测量方法。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种面型测量的方法，包括以下步骤所述分光干涉单元将激光器发出的不同频率及不同偏振态的光在空间上分离为参考光与测量光；所述参考光入射所述分光干涉单元；所述测量光入射所述分光干涉单元后出射至所述扫描单元，携带被测镜信息后自所述扫描单元返回所述分光干涉单元；所述参考光与所述携带被测镜信息的测量光发生干涉并形成干涉光信号；所述面型绘制单元接收所述干涉光信号，并计算出所述被测镜的镜面上的被测点的形貌数据。所述面型绘制单元与所述扫描单元连接，并根据所述反射镜的偏摆角度以及所述被测镜承载台的位置和角度，计算出所述被测镜的镜面上的被测点的位置数据。进行扫描流程，所述反射镜进行旋转，所述被测镜承载台驱动被测镜运动，所述面型绘制单元得到所述被测镜上预定数量的被测点的形貌数据和位置数据，并进行所述被测镜的面型绘制。优选的，所述进行扫描流程包括以下步骤步骤一，将所述面型绘制单元和所述扫描单元初始化；所述面型绘制单元的面型数据初始化为标称零点，所述扫描单元初始化被测镜扫描区域大小和初始扫描位置，以及所述反射镜的扫描初始位置；步骤二，所述反射镜在所述扫描单元的控制下正向转动设定角度，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描；如果没有完成，那么所述被测镜在所述扫描单元的控制下运动一步；步骤三，所述反射镜在所述扫描单元的控制下反向转动设定角度，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描；如果没有完成，那么所述被测镜在所述扫描单元的控制下运动一步；步骤四，重复步骤二、步骤三，直至完成扫描流程。优选的，所述反射镜在所述扫描单元的控制下正向或者反向转动设定角度之前还包括调整所述面型绘制单元中形貌数据的读数的步骤，使所述面型绘制单元中的形貌数据与所述被测镜承载台最近一次运动前的最后一次形貌数据读数相等。优选的，当所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为矩形时，所述初始扫描位置在所述被测镜的被测表面的一角，所述被测镜在所述扫描单元的控制下平移。优选的，当所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为圆形或扇形时，所述初始扫描位置在所述圆形或扇形的圆心所对应的被测镜上的点，所述被测镜在所述扫描单元的控制下转动。 优选的，所述被测镜确认扫描区域大小之前还包括对所述被测镜进行虚拟构图的步骤，通过加入虚拟块，将所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影虚拟成矩形、圆形或者扇形的一种，完成所述扫描流程之后还包括剔除所述虚拟块的步骤。本发明的基于双频干涉的面型测量装置和方法，完全不同于现有的面型测量技术，其利用扫描透镜的旋转以及被测镜承载台的移动，使得面型绘制装置能够得到被测镜表面上多点的形貌数据和位置数据，进而能够进行被测镜表面面型绘制。本发明具有以下优点测量精度高、抗干扰能力强，对整个装置本身的要求降低；信号处理的难度相对很低；装置制造成本低，光学部件的面型测量成本降低。本发明尤其适用于大型天文望远镜的反射镜的面型测量。
图I为实施例一的面型测量装置的结构示意图；图2为图I所示装置的面型扫描流程图；图3为当被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为矩形时，图I所示的装置在被测镜上的扫描轨迹；图4为当被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为圆形时，图I所示的装置在被测镜上的扫描轨迹；图5为实施例二的面型测量装置的结构示意图。
具体实施例方式实施例一参见图I所公布的面型测量装置的结构示意图。该装置主要由以下部分组成分光干涉单元、扫描单元以及面型绘制单元，所述面型测量装置还包括激光器11为所述分光干涉单元提供激光源。以下将对上述分光干涉单元、扫描单元以及面型绘制单元的结构进行介绍。所述分光干涉单元主要包括图I中虚线框的左边部分，即偏振分光棱镜1，根据入射光的偏振态的不同而将入射光反射或者透射，其中被反射的入射光定义为参考光f I、被透射的入射光定义为测量光f2，所述参考光Π与所述测量光f2具有不同的频率，且偏振态相差90° ;第一波片2,设置在所述参考光fl的反射光路上,所述第一波片2包括第一四分之一波片以及镀在所述第一四分之一波片背部(即背离所述偏振分光棱镜I的表面)的反射膜，用于将被所述参考光Π反射回偏振分光棱镜I且使得所述参考光Π的偏振态旋转90°，此时所述参考光fl被偏振分光棱镜I透射；第二波片3，所述第二波片3为四分之一波片，且位于所述测量光f2的透射光路上，被透射的测量光f2经过所述扫描单元后返回所述第二波片3、所述偏振分光棱镜1，再被所述偏振分光棱镜I反射；准直镜5，设置在所述偏振分光棱镜I的出射光路上，所述准直镜5内设置有聚光透镜和位于所述聚光透镜出射方向的检偏器，使得所述由偏振分光棱镜I透射的参考光fi和由偏振分光棱镜I反射的携带被测镜信息的测量光f2进入所述准直镜并发生干涉。所述扫描单元主要包括图I中虚线框的右边部分，即扫描透镜4，设置在所述第二波片3的透射光路上，所述扫描透镜4可以是单片聚光镜或者两片以上镜片组合成的聚光镜，且所述的扫描透镜4具有远心光路的光学特征；反射镜7，用于将从所述扫描透镜4透射的测量光f2反射并聚焦在所述被测镜上，所述反射镜7能够旋转，转轴穿过被测点的曲率中心并与所述扫描透镜4的主光轴垂直，且所述转轴与所述扫描透镜4之间的距离加上所述被测点的曲率半径之和等于所述扫描透镜4的焦距，所述扫描透镜4具备当所述反射镜7匀速扫描时，射束斑匀速扫描被测表面的光学特征。所述面型绘制单元10含有激光计数卡9，所述激光计数卡9通过导光光纤6与所述光纤准直器5连接。所述激光计数卡9用于将接收到干涉光信号解调出面型形貌信息。所述面型绘制单元10与所述被测镜承载台8以及反射镜7连接，其接受被测镜承载台8的位置信息和反射镜7的角度信息，并控制测镜承载台8和反射镜7作出相应的动作。下面对所述面型测量装置的光学原理进行介绍。所述激光器11为稳频双频激光器，其工作原理是当在He-Ne激光谐振腔加上纵向或者横向磁场后，由于塞曼效应，所述谐振腔的出射光将分裂为两个不同频率的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，频率分别为fl和f2，fl和f2经过激光器内部四分之一波片变为偏振态相互垂直的线偏振光Π和f2(为了便于分析，人为假设Π在相对于入射表面的垂 直方向偏振，f2在相对于入射表面的水平方向偏振)，fl和f2再经过激光器内部分光镜分出一部分用于提供基准频差信号和提供激光器自身稳频的反馈信号，其余的大部分由激光器输出。所述激光器11输出的偏振态相互垂直、频率不同的激光束一参考光fl和测量光f2入射到所述偏振分光棱镜I，所述参考光fl被所述偏振分光棱镜I反射、所述测量光f2从所述偏振分光棱镜I透射。当所述参考光Π从所述偏振分光棱镜I反射之后，入射到所述第一波片2，所述参考光Π首先从所述第一波片2的第一四分之一波片透射、变为偏振态与入射表面呈45°的圆偏振光，所述参考光Π遇到所述第一波片2的反射膜后反射，所述参考光Π再次从所述第一波片2的第一四分之一波片透射、变为偏振态与入射表面平行的线偏振光。所述参考光Π从所述偏振分光棱镜I透射并入射至所述准直器5。从所述偏振分光棱镜I透射的测量光f2经过所述第二波片3，变为偏振态与入射表面呈45°的圆偏振光；再经过所述扫描透镜4后，被所述反射镜7反射、聚焦成射束斑并投射至被所述被测镜表面；所述射束斑在所述被测镜表面反射，经所述反射镜7、所述扫描透镜4、所述第二波片3后入射所述偏振分光棱镜1，所述测量光f2在所述第二波片3处变为偏振态与入射表面垂直的线偏振光，因此被所述偏振分光棱镜I反射并入射至所述准直器5。所述参考光与测量光在准直器5内干涉，形成干涉光，所述干涉光由所述导光光纤6导入激光计数卡9，所述激光计数卡9用于将接收到的光信号转换为电信号，并将该信号经过滤波、整形、变换后形成计数脉冲，再将所述计数脉冲与所述激光器11提供的基准干涉信号进行比对，从中提取出所述被测镜的表面形貌信号。所述面型绘制单元10与所述激光计数卡9连接，所述面型绘制单元10将所述激光计数卡9输出的形貌信号进行误差补偿和单位换算，最终得知射束斑所对准的所述被测镜上的点的形貌数据(所述被测镜上的点与所述扫描透镜4的距离)；所述面型绘制单元10与所述被测镜承载台8以及所述反射镜7连接，通过分析反射镜7的偏摆角度和所述被测镜承载台8的位置和角度，能够得知所述扫描透镜4的射束斑在所述被测镜上的点的位置数据，通过所述形貌数据和所述位置数据能够将该点准确定位，经过对所述被测镜的一系列测量并得到预定数量的点的位置数据和形貌数据之后即能将被测镜面型绘制出来。
下面对如何得到预定数量的点的位置数据和形貌数据的面型扫描流程进行介绍，以说明如何提高测量精度。从所述面型测量装置的结构上而言，所述反射镜7能够发生转动；所述被测镜承载台8使得所述被测镜能够运动，至少在与所述扫描透镜4的主光轴平行的平面内能够运动-移动或者转动。
对于不同种类的被测表面，扫描流程并不完全相同，当所述被测表面沿着所述被测镜的转轴延伸方向具有固定曲面半径，即为圆筒状表面时，所述反光镜7的转轴位于所述圆筒状被测表面的轴心处，参见图2，所述面型扫描流程主要包括以下步骤步骤一 S1，将所述面型绘制单元10和所述扫描单元初始化；所述面型绘制单元10的面型数据初始化为标称零点，所述扫描单元初始化被测镜扫描区域大小和初始扫描位置，以及所述反射镜7的扫描初始位置。步骤二 S2，调整所述面型绘制单元10中形貌数据，使所述面型绘制单元10的形貌数据与所述被测镜承载台8最近一次运动前的最后一次读数相等(第一次扫描时所述面型绘制单元10读数调整前后为相同数据，所述面型绘制单元10实则未进行调整)，然后S3，所述反射镜7在所述面型绘制单元10的控制下正向转动设定角度，这时，所述射束斑在被所述被测镜上扫描出一条设定的弧线。接着S4，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描；如果没有完成，那么进行S5，所述被测镜在所述面型绘制单元10的控制下运动一步-位移一段距离或转动一个角度。步骤三S6，调整所述面型绘制单元10的读数，使所述面型绘制单元10读数的形貌数据与所述被测镜承载台8最近一次运动前的最后一次读数相等，然后S7，所述反射镜7在所述面型绘制单元10的控制下反向转动设定角度，这时，所述射束斑在所述被测镜上反向扫描出一条设定的弧线。然后S8，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描，如果没有完成，那么进行S9，所述被测镜在所述面型绘制单元10的控制下运动一步一位移一段距离或转动一个角度。步骤四，重复步骤二、步骤三，直至完成扫描。上述调整所述面型绘制单元10中面型形貌数据读数的原因是，对于一般的光学器件的面型而言，其面型函数是连续的，当被测镜运动的位移或者角度非常小时(此时反射镜7未转动)，可以假设被测镜运动前后射束斑所在的被测镜表面高度相等，实际上其偏差通常小于5nm。然而所述被测镜承载台8的精度相对光学系统而言不高，其运动前后所引入的面型绘制单元中面型形貌数据读数偏差可能远远大于5nm，通过面型绘制单元中面型形貌数据读数调整就可以消除被测镜承载台8不理想引入的误差。由此本装置对于所述被测镜承载台8的精度不敏感，测量精度得到提升而且抗干扰能力更好。以下就两个实例对图2所示的测量流程所产生的射束斑扫描轨迹进行介绍。参见图3，当所述被测镜的被测表面在被测镜承载台8上的投影为矩形时，所述射束斑具有如下扫描轨迹步骤一，使得所述射束斑初始化在所述被测镜的一角(图3中为所述被测镜的右上角)；步骤二，调整所述面型绘制单元10中面型形貌数据的读数，所述反射镜7发生正向转动，则所述射束斑在所述被测镜上做弧线运动，直至所述射束斑运动至所述被测镜的边缘(图3中为所述被测镜的左上角)，所述被测镜承载台8移动所述被测镜(比如60微米，图3中为所述被测镜向上移动，相应的所述射束斑扫描轨迹为相对所述被测镜向下移动)；步骤三，调整所述面型绘制单元10中面型形貌数据，所述反射镜7发生反向转动，直至所述射束斑再次运动到所述被测镜的边缘(图3中为被测镜的右边缘)，所述被测镜承载台8移动所述被测镜(比如60微米，图3中为向被测镜上移动)；步骤四，重复所述步骤二与步骤三直至完成整个被测镜的测量。
参见图4，当所述被测镜的被测表面在被测镜承载台8上的投影为圆形(或者扇形)时，所述射束斑具有如下扫描轨迹步骤一，首先使得所述射束斑初始化在所述圆形(或者扇形)的圆心对应的被测表面的点；步骤二，调整所述面型绘制单元10中面型形貌数据，所述反射镜7发生正向转动，则所述射束斑在所述被测镜上沿着所述圆形(或者扇形)的半径运动，直至所述射束斑运动至被测镜的边缘，所述被测镜承载台8转动被测镜(比如O. 5°，图4中为被测镜逆时针方向转动，相应的射束斑扫描轨迹为顺时针方向转动)；步骤三，调整所述面型绘制单元中面型形貌数据，所述反射镜7发生反向转动，直至所述射束斑再次运动到所述圆形(或者扇形)的圆心对应的被测表面的点，所述被测镜承载台8转动所述被测镜(比如O. 5° );步骤四，重复所述步骤二与步骤三直至完成整个被测镜的测量。采用上述方法，只要获得足够多的点的位置和形貌之后即能将所述被测镜面型绘制出来。当所述被测镜不是规则图形时，可先对其进行虚拟构图，通过加入一些虚拟块，将所述被测镜的被测表面在被测镜承载台8上的投影虚拟成矩形、圆形或者扇形；采用图3、图4所示的扫描流程之后，绘图时剔除虚拟块即可。上述介绍的被测表面为圆筒状，然而当所述被测镜具有圆球状被测表面，所述反光镜7的转轴穿过所述圆球状被测表面的球心，此时虽然能够确保所述反光镜7的转轴始终穿过被测点的曲率中心，然而所述被测点的曲率却是变化的。因此，所述扫描透镜4设计成能够相对所述反光镜7移动的结构。在图2中，S5以及S9相应修改为，所述被测镜在所述面型绘制单元10的控制下运动一步一位移一段距离或转动一个角度，且所述扫描透镜4相对所述反光镜7移动，以确保所述反光镜7的转轴与所述扫描透镜4之间的距离加上所述被测点的曲率半径之和等于所述扫描透镜4的焦距。实施例二此实施例与实施例一大致相同，唯有以下区别在实施例一中，所述偏振分光棱镜
I、所述第一波片2、所述第二波片3通过光学胶或者其它等效手段粘合成为一体式光学部件，而在实施例二中，所述偏振分光棱镜I、所述第一波片2、所述第二波片3为独立部件；且在实施例二中，所述第一波片2由第二四分之一波片12以及设置于所述第二四分之一波片12的背离所述偏振分光棱镜I 一侧的角锥棱镜13组成，所述角锥棱镜13的入射面靠近所述第二四分之一波片12且与所述第二四分之一波片12的表面平行。所述反射镜7和所述扫描透镜4可以通过机械手段或者其它手段组成整体，所述光纤准直器5也可以通过机械手段或者其它手段与所述反射镜7和所述扫描透镜4组合成一体式光学部件。所述反射镜7、所述光纤准直器5、所述扫描透镜4还可以是可拆卸连接。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种基于双频干涉的面型测量装置，其特征在于，包括分光干涉单元、扫描单元以及面型绘制单元； 所述分光干涉单元将激光器发出的光在空间上分离为参考光与测量光，所述参考光与所述测量光的频率不同，且偏振态相差90° ;将所述测量光发射至所述扫描单元，并会聚从所述扫描单元返回的携带被测镜信息的测量光，使所述参考光与所述携带被测镜信息的测量光发生干涉形成干涉光信号，将所述干涉光信号传输至所述面型绘制单元； 所述扫描单元包括扫描透镜、反射镜、被测镜承载台，所述分光干涉单元发射的测量光经所述扫描透镜后被所述反射镜反射并聚焦在所述被测镜上，扫描所述被测镜并形成携带被测镜信息的测量光，所述携带被测镜信息的测量光原路返回至所述分光干涉单元；其中所述反射镜能够旋转，转轴穿过被测点的曲率中心并与所述扫描透镜的主光轴垂直，且所述转轴与所述扫描透镜之间的距离加上所述被测点的曲率半径之和等于所述扫描透镜的焦距；所述被测镜承载台使得被测镜至少在与所述扫描透镜的主光轴平行的平面内能够运动； 所述面型绘制单元根据所述干涉光信号得到被测镜上被测点的形貌数据、根据所述扫描单元得到被测镜上被测点的位置数据，进行多个被测点的测量，进而绘制所述被测镜的面型。
2.如权利要求I所述的面型测量装置，其特征在于，所述分光干涉单元包括偏振分光棱镜，根据入射光的偏振态的不同而将所述参考光反射以及将所述测量光透射；第一波片，所述偏振分光棱镜反射出的参考光被所述第一波片反射回所述偏振分光棱镜且使得所述参考光的偏振态旋转90°，所述参考光再从所述偏振分光棱镜透射；第二波片，为四分之一波片，所述偏振分光棱镜透射出的测量光透射所述第二波片，经过所述扫描单元后聚焦在所述被测镜上，然后自所述被测镜原路返回，再次经过所述第二波片后，所述携带被测镜信息的测量光的偏振态旋转90°并被所述偏振分光棱镜反射；准直镜，所述由偏振分光棱镜透射的参考光和由偏振分光棱镜反射的携带被测镜信息的测量光进入所述准直镜并发生干涉。
3.如权利要求2所述的面型测量装置，其特征在于所述第一波片由第一四分之一波片，以及镀在所述第一四分之一波片的背部的反射膜组成。
4.如权利要求2所述的面型测量装置，其特征在于所述第一波片由第二四分之一波片以及设置于所述第二四分之一波片的背部的角锥棱镜组成，所述角锥棱镜的入射面靠近所述第二四分之一波片且与所述第二四分之一波片的表面平行。
5.如权利要求2所述的面型测量装置，其特征在于所述偏振分光棱镜、所述第一波片、所述第二波片粘合成为一体式光学部件。
6.如权利要求2所述的面型测量装置，其特征在于所述准直镜位于所述偏振分光棱镜背对所述第一波片的一侧，所述准直镜通过导光光纤将所述干涉光信号导入所述面型绘制单兀。
7.如权利要求2所述的面型测量装置，其特征在于所述准直镜内设置有聚光透镜和位于所述聚光透镜出射方向的检偏器。
8.如权利要求I所述的面型测量装置，其特征在于所述被测镜具有圆筒状被测表面，所述反光镜的转轴位于所述圆筒状被测表面的轴心处。
9.如权利要求I所述的面型测量装置，其特征在于所述被测镜具有圆球状被测表面，所述反光镜的转轴穿过所述圆球状被测表面的球心，所述扫描透镜能够相对所述反光镜移动。
10.一种采用权利要求I所述的装置进行面型测量的方法，其特征在于包括以下步骤 所述分光干涉单元将激光器发出的不同频率及不同偏振态的光在空间上分离为参考光与测量光； 所述参考光入射所述分光干涉单元； 所述测量光入射所述分光干涉单元后出射至所述扫描单元，携带被测镜信息后自所述扫描单元返回所述分光干涉单元；所述参考光与所述携带被测镜信息的测量光发生干涉并形成干涉光信号； 所述面型绘制单元接收所述干涉光信号，并计算出所述被测镜的镜面上的被测点的形貌数据； 所述面型绘制单元与所述扫描单元连接，并根据所述反射镜的偏摆角度以及所述被测镜承载台的位置和角度，计算出所述被测镜的镜面上的被测点的位置数据； 进行扫描流程，所述反射镜进行旋转，所述被测镜承载台驱动所述被测镜运动，所述面型绘制单元得到所述被测镜上预定数量的被测点的形貌数据和位置数据，并进行所述被测镜的面型绘制。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述进行扫描流程包括以下步骤 步骤一，将所述面型绘制单元和所述扫描单元初始化；所述面型绘制单元的面型数据初始化为标称零点，所述扫描单元初始化所述被测镜扫描区域大小和初始扫描位置，以及所述反射镜的扫描初始位置； 步骤二，所述反射镜在所述扫描单元的控制下正向转动设定角度，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描；如果没有完成，那么所述被测镜在所述扫描单元的控制下运动一步； 步骤三，所述反射镜在所述扫描单元的控制下反向转动设定角度，判断是否完成扫描，如果已经完成，那么停止扫描；如果没有完成，那么所述被测镜在所述扫描单元的控制下运动一步； 步骤四，重复步骤二、步骤三，直至完成扫描流程。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述反射镜在所述扫描单元的控制下正向或者反向转动设定角度之前还包括调整所述面型绘制单元中形貌数据的读数的步骤，使所述面型绘制单元的形貌数据与所述被测镜承载台最近一次运动前的最后一次形貌数据读数相等。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于当所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为矩形时，所述初始扫描位置在所述被测镜的被测表面的一角，所述被测镜在所述扫描单元的控制下平移。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于当所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影为圆形或扇形时，所述初始扫描位置在所述圆形或扇形的圆心所对应的被测镜上的点，所述被测镜在所述扫描单元的控制下转动。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于所述被测镜确认扫描区域大小之前还包括对所述被测镜进行虚拟构图的步骤，通过加入虚拟块，将所述被测镜的被测表面在所述被测镜承载台上的投影虚拟成矩形、圆形或者扇形的一种，完成所述扫描流程之后还包括剔除所述虚拟块的步骤。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于步骤二及步骤三中，所述被测镜在所述扫描单元的控制下运动一步之后，还包括使得所述扫描透镜相对所述反光镜移动以确保所述反光镜的转轴与所述扫描透镜之间的距离加上所述被测点的曲率半径之和等于所述扫描透镜的焦距的步骤。
全文摘要
本发明涉及一种基于双频干涉的面型测量装置和方法。本发明的核心思路为激光器发出偏振态垂直、频率不同的参考光和测量光，利用分光干涉单元以及扫描单元得到具有被测镜信息的干涉光信号；面型绘制单元接收上述干涉光信号并得到被测点的形貌数据；扫描单元中的反射镜能够旋转、被测镜承载台能够运动，使得面型绘制单元能够得到被测镜上多个点的形貌数据及位置数据，进而能够进行被测镜的面型绘制。本发明的优点是测量精度高、抗干扰能力强，对整个装置本身的要求降低；信号处理的难度相对很低；装置制造成本低，光学部件的面型测量成本降低。
文档编号G02B26/10GK102645179SQ201110040790
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者任胜伟, 张志平, 张晓文, 池峰, 肖鹏飞, 陈勇辉 申请人:上海微电子装备有限公司