种非球面空间位置的快速调整方法，具体步骤如下：
[004引步骤一、安装被测非球面3,并通过调整机构5将被测非球面3调整到理论检测位 置，并将此理论检测位置作为被测非球面3检测的初始位置，利用干设仪1及补偿器2系统检 测被测非球面3,得到被测非球面3面形检测结果，记录检测结果的zernike系数中的离焦z4 = 0.326nm，倾斜z2 = -2.120nm、z3 = 5.622nm，慧差系数z7 = l .260nm、z8 = -l. 182nm。
[0049] 步骤二、利用调整机构5调整被测非球面3在X方向平移Δ x = l微米，测量被测非球 面3面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜ζ2χ/ = -68.270nm、ζ3χ/ = 42.492nm，慧差系数 ζ7χ' =0.781nm、z8x' =1.417nm。
[0050] 步骤Ξ、利用调整机构5调整被测非球面3在Y方向平移Ay = l微米，测量被测非球 面3面形，得到此时的检测结果的ze;rr?ke系数中的倾斜z2/=33.76皿、z3/=71.852nm， 慧差系数 z7y' =1.555nm、z8y' =-〇.666nm。
[0051] 步骤四、利用调整机构5调整被测非球面3在Tilt X自由度旋转Au=10微弧度，测 量被测非球面3面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜z2u/ =-2.599皿、z3u = 5.917nm，慧差系数 z7u' =1.297nm、z8u' =-1.119nm。
[0052] 步骤五、利用调整机构5调整被测非球面3在Tilt Υ自由度旋转Δ v=10微弧度，测 量被测非球面3面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜z2v/=-1.867nm、z3y/ = 3.911nm，慧差系数 z7v' =1.316nm、z8v' =1.214nm。
[0053] 步骤六、利用步骤一至步骤五中得到的数据建立矩阵方程，如式(3)所示：
[0054] -66.15x巧 5.88y-7.66 加-13.568v = z2/
[0055] 36.87X+66.23厂 13.304U+7.398v = z3'
[0056] -0.479X+0.295y+0.037U+0.063v = z7'
[0057] 0.253x+0.516y+0.056u-0.032v = z8' (3)
[0化引式（3)中，z2^、z3^、z7^、z8^分别为被测非球面3任意不在理论检测位置检测被测 非球面3面形而得到的倾斜z2^、z3^ W及慧差系数z7^、z8^，^、7、11、巾分别为将被测非球面3 重新调回理论检测位置时调整机构5在Χ、Υ方向平移、绕X轴旋转(Tilt X)W及绕Y轴旋转 (Tilt Y)等自由度的调整量。
[0化9] 步骤屯、将z2^、z3^、z7^、z8^带入矩阵方程中解出x、y、u、v，即可得到从被测非球 面3目前的非理论检测位置将其调回理论检测位置所需要的在Χ、Υ方向平移、绕X轴旋转 (Tilt X)w及绕Υ轴旋转(Tilt Υ)等自由度的调整量。
[0060] 检测非球面的某一时刻，检测被测非球面3面形得到倾斜ζ2^ =82.65nm、z3/ = 70.60皿W及慧差系数z7^ = 9.65皿、z8^ =13.25皿，为了将被测非球面3重新调整到理论检 测位置，解矩阵方程（3)，解出x = 1.4164um、y = 19.5818um、u = 95.7423urad、V =- 7.6293urad，即得到从被测非球面3目前的位置将其调回初始位置所需要的X、Y方向平移、 绕X轴旋转(Tilt X)W及绕Y轴旋转(Tilt Y)等自由度的调整量。
[0061 ]步骤八、按步骤屯中求解结果x = 1.4164um、y = 19.5818um、u = 95.7423urad、v = - 7.6293urad对调整机构5进行调整，调整完毕后检测被测非球面3面形，得到倾斜z22 = - 1.975nm、z33==4.352nmW 及慧差系数 z77 = 1.375nm、z88 = -0.965nm。
[0062]从调整后的倾斜 2 = -1.975nm、z33==4.35化mW及慧差系数z77 = 1.375nm、z88 =-〇 . 965nm与理论位置倾斜z2 = -2.120nm、z3 = 5.62化m，慧差系数z7 = 1.260nm、z8 = - 1.182nm对比，可W看出经过一次调整，基本可W将被测非球面3调整到理论检测位置。
【主权项】
1. 非球面空间位置的快速调整装置，其特征在于，包括:干涉仪（1)、安装在干涉仪（1) 下端的补偿器(2)、调整机构(5)、安装在调整机构(5)上的检测支撑平台（4)、安装在检测支 撑平台（4)上的被测非球面(3);所述调整机构(5)用于调整被测非球面(3)的倾斜、偏心和 离焦。2. 根据权利要求1所述的非球面空间位置的快速调整装置，其特征在于，所述干涉仪 (1)发出的光经补偿器(2)后形成理想的球面波入射到被测非球面(3)的表面，被测非球面 (3)将该理想的球面波反射回干涉仪(1)中，并在干涉仪(1)的CCD上形成干涉条纹。3. 根据权利要求1所述的非球面空间位置的快速调整装置，其特征在于，所述被测非球 面(3)为旋转对称非球面，其表达式为：式（1)中：r2 = x2+y2，c = 1/Ro，X为被测非球面(3) 口径在X方向的分量，y为被测非球面 (3) 口径在X方向的分量，Ro为被测非球面(3)的顶点曲率半径，a4~an为非球面高阶系数，k 为二次曲面常数。4. 根据权利要求1所述的非球面空间位置的快速调整装置，其特征在于，所述调整机构 (5)为电动或手动的五自由度调整机构。5. 如权利要求1所述的非球面空间位置的快速调整装置的调整方法，其特征在于，包括 以下步骤： 步骤一、通过调整机构（5)将被测非球面（3)调整到理论检测位置，此理论检测位置作 为被测非球面(3)检测的初始位置，利用干涉仪（1)及补偿器(2)检测被测非球面(3)，得到 被测非球面(3)面形检测结果，记录检测结果的zernike系数中的离焦z4,倾斜z2、z3,慧差 系数z7、z8; 步骤二、利用调整机构（5)调整被测非球面(3)在X方向平移Δχ微米，测量被测非球面 (3)面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜Ζ2Χ' 5Ζ3Χ'，慧差系数Ζ7Χ' dSx'; 步骤三、利用调整机构（5)调整被测非球面(3)在Y方向平移Ay微米，测量被测非球面 (3)面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜z2y'、z3y'，慧差系数ziy' dSy'; 步骤四、利用调整机构(5)调整被测非球面(3)在Tilt X自由度旋转Au微弧度，测量被 测非球面（3)面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜Z2Y ^31/，慧差系数 z7u7、z8u7 ; 步骤五、利用调整机构(5)调整被测非球面(3)在Tilt Y自由度旋转Δν微弧度，测量被 测非球面（3)面形，得到此时的检测结果的zernike系数中的倾斜Ζ2,，慧差系数 z7v7、z8v 7 ; 步骤六、利用步骤一至步骤五中得到的数据建立矩阵方程，如式(2)所示"UY-O χ/ Δ x+(z2y7 -z2)*y/ Δ y+(z2u7 -z2)*u/ Δ u+(z2v7 -z2)*v/ Δ v = z27 -z2(z3x7 -z3)*x/ Δ x+ (z3y/-z3)*y/Ay+(z3u/-z3)*u/Au+(z3v/-z3)*v/Av = z3/-z3(z7x/_z7)*x/Ax+(z7y/-z7)*y/Δ y+(z7u7-z7)*u/ Δ u+(z7v7-z7)*v/ Δ v = z77-z7(z8x7-z8)*x/ Δ x+(z8y7-z8)*y/ A y+(z8u7 -z8)*u/ Δ u+(z8v7 -z8)*v/ Δ v = z87 -z8 式（2) 式(2)中，分别为被测非球面(3)不在理论检测位置时检测被测非球 面(3)面形而得到的倾斜ζ2'、Ζ3'以及慧差系数Z7'、Ζ8'，^7、1!^分别为将被测非球面(3) 重新调回理论检测位置时调整机构(5)在Χ、Υ方向平移、绕X轴旋转以及绕Υ轴旋转自由度的 调整量； 步骤七、将z2\z3\z7\W带入矩阵方程中解出x、y、U、v，即可得到从被测非球面(3) 目前的非理论检测位置将其调回理论检测位置所需要的在X、Y方向平移、绕X轴旋转以及绕 Υ轴旋转等自由度的调整量。
【专利摘要】非球面空间位置的快速调整装置及调整方法，属于超高精度非球面面形检测领域。该装置包括干涉仪、安装在干涉仪下端的补偿器、调整机构、安装在调整机构上的检测支撑平台、安装在检测支撑平台上的被测非球面；所述调整机构用于调整被测非球面的倾斜、偏心和离焦。本发明通过建立调整机构中X、Y、Tilt？X、Tilt？Y等自由度和面形检测结果中Zernike项中的倾斜以及慧差之间的调整关系的矩阵方程，通过解矩阵方程得出调整台X、Y、Tilt？X、Tilt？Y等自由度所需的调整量，这样只需进行一次调整即可将被测非球面调整到位，节省大量的非球面调整时间。本发明结构简单、装调方便、成本低，调整方法快速、简单、调整精度高。
【IPC分类】G01B11/24
【公开号】CN105627946
【申请号】CN201510962301
【发明人】刘钰, 苗亮, 张文龙, 马冬梅, 金春水
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月21日