CN102788562A - 一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，将待测镜放置在二维平移台上，计算机控制二维平移台使待测镜在平面上进行二维运动，待测镜两个侧面放置反射镜，同时反射镜对面放置测长干涉仪系统，测长干涉仪系统通过五路激光，测出待测镜二维运动后的x，y方向的定位误差和x，y方向的倾斜，测长干涉仪系统将测量数据反馈到计算机，利用子孔径位置补偿算法来将x，y方向的定位误差和x，y方向的倾斜误差带入算法中去拼接计算。本发明在原有的子孔径拼接算法基础上，通过测量子孔径拼接过程中的定位、倾斜误差并带入算法来提高测量精度。

Description

一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，涉及一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，大口径光学系统在天文光学、空间光学、空间目标探测与识别、惯性约束聚变（ICF）等高技术领域得到了越来越广泛的应用，因此大口径光学元件的制造需要与之精度相适应的检测方法和仪器。

目前大口径光学元件的表面加工质量一般是使用大口径的移相干涉仪，这就要求要有一块与被测元件尺寸相同或者更大的标准面形，而这样一个高精度的标准表面，不仅加工难度极大，而且制造周期长，制造成本高，这些都无形地增加了检测的成本和难度。为了寻求一种低成本的检测手段，国外在20世纪80年代开展了子孔径拼接这一方案的研究，即使用小口径、高精度、高分辨率的干涉仪通过相关拼接技术来复原大口径光学元件的波前相位数据，这是一项新的高精度、大孔径面形检测手段，它既保留了干涉测量的高精度，又免去了使用与全孔径尺寸相同的标准波面，从而大大降低了成本，同时还可以获得大孔径干涉仪所截去的波面高频信息。

子孔径测试概念是在1982年，由美国Arizona光学中心的C.J.Kim首先提出来的，他使用小口径平面反射镜阵列代替大口径平面反射镜实现了抛物面镜的自准直检验。上世纪90年代初，随着计算机控制及数据处理技术的不断发展，该技术逐步转入到应用研究阶段。S.T.Theodore将子孔径测试技术应用于一种改进的Ritchey-Common配置中，该配置比通常的Ritchey-Common配置具有较短的光程，能够有效减少大气扰动的影响，而且返回光学元件的直径小于测试光束的直径。

这期间发展的拼接算法使多个子孔径的重叠区的不匹配最小化，以达到高空间分辨率的全孔径面形重构，并且误差均化思想的引入使得拼接算法的精度有了很大的提高，这些相关技术主要应用在大口径平面面形检验，用于扩展其横向动态范围。

1997年，M.Bray制造出实用化的用于大口径光学平面元件检测的子孔径拼接干涉仪。随后几年，M.Bray将功率谱密度（PSD）概念引入到拼接干涉仪特性分析中，分析表明它能较准确地描述由子孔径边缘效应引起的拼接“噪声”。

2003年美国QED技术公司研制成功了SSI自动拼接干涉仪，能够高精度检测口径200mm以内的平面、球面、适当偏离度的非球面。其拼接算法在继承了早期算法的优点外，还补偿了通常算法所校正的相对调整误差之外的系统误差，进一步提高了拼接精度。

国内，子孔径测试技术的研究开始于上世纪90年代初，主要用于大口径平面光学元件检测。南京理工大学把子孔径测试技术应用到相移平面干涉仪中，将测试口径范围从250mm扩展到500mm。

90年代中后期，浙江大学现代光学仪器国家重点实验室用子孔径测试技术检验了某资源卫星的RC光学系统，并提出了拼接目标函数分析法，在减少子孔径间两两拼接造成误差累积和传递方面具有积极的意义。

从子孔径拼接干涉仪的使用原理来说，子孔径拼接干涉仪通常使用二维平移台或多维平移台控制待测镜移动。待测镜在二维平移移动过程中引起的x,y方向定位误差和x,y方向倾斜误差会影响拼接精度。在本发明中，在子孔径拼接过程中，利用五轴测长干涉仪，测出x，y，θ_x,θ_y在移动过程中产生的误差，并代入到拼接算法中去，从而提高拼接精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，以实现在检测过程中测量待测镜平移时引起的倾斜和定位误差，同时把误差代入算法中进行补偿。

为达成所述目的，本发明提供一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，包括：计算机、激光干涉仪测量头、待测镜、二维平移台、第一反射镜、第二反射镜、激光源、准直光学系统、第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、第一接收器、第一干涉测量系统、第二接收器、第二干涉测量系统、波长补偿器、第四分光镜、第五分光镜、第三接收器、第三干涉测量系统、第四接收器、第四干涉测量系统、第六分光镜、第七分光镜、第五接收器、第五干涉测量系统。其中：计算机与激光干涉仪测量头连接，同时计算机与第一接收器，第二接收器，第三接收器，第四接收器，第五接收器连接。激光干涉仪测量头放置在待测镜上方。待测镜放置在二维平移台上。第一反射镜和第二反射镜分别贴着待测镜两个侧面放置。激光源发射的光经过准直光学系统后经过第一分光镜。第一分光镜一面的中心对准准直光学系统，一面的中心对准第二分光镜。第二分光镜一面的中心对准第三分光镜，一面的中心对准第一分光镜，一面的中心对准第四分光镜。第三分光镜放在第一接收器和第二接收器之间。第一干涉测量系统一面对准第一接收器。第二干涉测量系统一面对准第二接收器，一面对准第二反射镜。第四分光镜一面的中心对准波长补偿器，一面的中心对准第五分光镜。第五分光镜一面的中心对准第六分光镜，一面对准第三接收器，一面对准第四接收器。第三接收器一面对准第三测量系统。第三测量系统一面对准第一反射镜。第四接收器一面对准第四干涉测量系统。第四干涉测量系统一面对准第一反射镜。第六分光镜一面的中心对准第七分光镜。第七分光镜一面对准第五接收器。第五接收器一面对准第五干涉测量系统；

计算机，用于控制激光干涉仪测量头测试，将干涉仪测量数据进行分析，将第一接收器，第二接收器，第三接收器，第四接收器，第五接收器的测量数据读入分析；激光干涉仪测量头，用于测量待测镜的待测面的面形信息；待测镜：含有待测面；二维平移台：用于控制待测镜在x,y方向移动；第一反射镜：用于反射干涉测量系统的光线；第二反射镜：用于反射干涉测量系统的光线；激光源：用于发射测量用激光；准直光学系统,用于准直激光源发出的激光；第一分光镜：用于将激光改变传播方向；第二分光镜：用于将入射的激光分成两束光出射；第三分光镜：用于将入射的激光分成两束光出射；第一接收器，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第一干涉测量系统，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第二接收器,用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第二干涉测量系统，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；波长补偿器，用于补偿由于温度，湿度等环境变化引起激光波长的波动；第四分光镜,用于将入射的两束光合成一束光出射；第五分光镜，用于将入射的一束光分成三束光；第三接收器,用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第三干涉测量系统，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第四接收器，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第四干涉测量系统，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第六分光镜，用于将入射光束改变光束传播方向；第七分光镜，用于将入射光束改变传播方向；第五接收器，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第五干涉测量系统，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移。

为达成所述目的，本发明提供一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置的检测方法，在子孔径拼接过程中，利用五轴测长干涉仪，测出x，y，θ_x,θ_y方向在移动过程中产生的误差，并代入到拼接算法中去，提高拼接精度；所述方法的检测步骤如下：

步骤S1：将待测镜固定在二维平移台中，将待测面划分为n个子孔径，子孔径的大小与激光干涉仪测量头的通光口径一致。首先待测面对准激光干涉仪测量头中心，此时中心点坐标定为（0，0），定义此时为第一子孔径。计算机控制激光干涉仪测量头测量。测出此时的第一子孔径的面形信息为B₁，B₁表示待测镜在中心位置第一子孔径时的面形信息。

步骤S2：用计算机控制二维平移台沿x负方向移动r,r为激光干涉仪测量头的通光口径半径。这时子孔径圆心位置由（0，0）变为（r,0）。这时激光干涉仪测量头中心对准待测镜第二子孔径圆心位置（r,0）。通过第一干涉测量系统、第二干涉测量系统、第三干涉测量系统、第四干涉测量系统、第五干涉测量系统和第一接收器、第二接收器、第三接收器、第四接收器、第五接收器组合使用来测出二维平移台x,y方向的平移误差x₂,y₂,x,y方向的倾斜误差θ_x2,θ_y2，同时测出此时的第二子孔径的面形信息为B₂，B₂表示第二子孔径时的面形信息。

步骤S3：用计算机控制二维平移台移动，测量剩余的子孔径B₃，B₄，…，B_n。得到剩余每个子孔径对应的平移误差和倾斜误差结果x₃,y₃,θ_x3,θ_y3,…,x_n,y_n,θ_xn,θ_yn；

步骤S4：根据记录的平移误差和倾斜误差数据，利用误差补偿算法重新修正，将第一子孔径B₁，…第n子孔径B_n拼接到一个面上去，求出待测面的全口径面形B：

B=B₁+B₂+…+B_n。

本发明的有益效果：在子孔径拼接过程中，利用五轴测长干涉仪，测出x，y，θ_x,θ_y方向在移动过程中产生的误差，并代入到拼接算法中去，提高了拼接精度。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为本发明不含五轴测量系统的结构示意图；

图3为本发明光学面形的检测方法过程流程图；

图4为本发明使用子孔径拼接检测的待测面B；

图5为本发明五轴干涉测量示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1表示本发明装置的结构示意图，由计算机1、激光干涉仪测量头2、待测镜3、二维平移台4、第一反射镜5、第二反射镜6、激光源7、准直光学系统8、第一分光镜9、第二分光镜10、第三分光镜11、第一接收器12、第一干涉测量系统13、第二接收器14、第二干涉测量系统15、波长补偿器16、第四分光镜17、第五分光镜18、第三接收器19、第三干涉测量系统20、第四接收器21、第四干涉测量系统22、第六分光镜23、第七分光镜24、第五接收器25、第五干涉测量系统26。其中：计算机1与激光干涉仪测量头2连接，同时计算机与第一接收器12，第二接收器14，第三接收器19，第四接收器21，第五接收器25连接。激光干涉仪测量头2放置在待测镜3上方。待测镜3放置在二维平移台4上。第一反射镜5和第二反射镜6分别贴着待测镜3两个侧面放置。激光源7发射的光经过准直光学系统8后经过第一分光镜9。第一分光镜9一面的中心对准准直光学系统8，一面的中心对准第二分光镜10。第二分光镜10一面的中心对准第三分光镜11，一面的中心对准第一分光镜9，一面的中心对准第四分光镜17。第三分光镜11放在第一接收器12和第二接收器14之间。第一干涉测量系统13一面对准第一接收器12。第二干涉测量系统15一面对准第二接收器14，一面对准第二反射镜6。第四分光镜17一面的中心对准波长补偿器16，一面的中心对准第五分光镜18。第五分光镜18一面的中心对准第六分光镜23，一面对准第三接收器19，一面对准第四接收器21。第三接收器19一面对准第三测量系统20。第三测量系统20一面对准第一反射镜5。第四接收器21一面对准第四干涉测量系统22。第四干涉测量系统22一面对准第一反射镜5。第六分光镜23一面的中心对准第七分光镜24。第七分光镜24一面对准第五接收器25。第五接收器25一面对准第五干涉测量系统26。

计算机1，用于控制激光干涉仪测量头2测试，将千涉仪测量数据进行分析，将第一接收器12，第二接收器14，第三接收器19，第四接收器21，第五接收器25的测量数据读入分析；激光干涉仪测量头2，用于测量待测镜的待测面的面形信息；待测镜3：含有待测面；二维平移台4：用于控制待测镜在x,y方向移动；第一反射镜5：用于反射干涉测量系统的光线；第二反射镜6：用于反射干涉测量系统的光线；激光源7：用于发射测量用激光；准直光学系统8，用于准直激光源发出的激光；第一分光镜9：用于将激光改变传播方向；第二分光镜10：用于将入射的激光分成两束光出射；第三分光镜11：用于将入射的激光分成两束光出射；第一接收器12，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第一干涉测量系统13，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第二接收器14，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第二干涉测量系统15，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；波长补偿器16，用于补偿由于温度，湿度等环境变化引起激光波长的波动；第四分光镜17，用于将入射的两束光合成一束光出射；第五分光镜18，用于将入射的一束光分成三束光；第三接收器19，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第三干涉测量系统20，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第四接收器21，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第四干涉测量系统22，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；第六分光镜（23），用于将入射光束改变光束传播方向；第七分光镜24，用于将入射光束改变传播方向；第五接收器25，用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；第五干涉测量系统26，利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；

在步骤S1时采用图2所示的测量装置，将待测镜3固定在二维平移台4中，将待测面划分为n个子孔径，子孔径的大小与激光干涉仪测量头2的通光口径一致。首先待测面对准激光干涉仪测量头2中心，此时中心点坐标定为（0，0），定义此时为第一子孔径。计算机1控制激光干涉仪测量头2测量。测出此时的第一子孔径的面形信息为B₁，B₁表示待测镜在中心位置子孔径时的面形信息。

在步骤S2、S3时采用图1所示的测量装置，用计算机1控制二维平移台4移动。通过第一干涉测量系统13、第二干涉测量系统15、第三干涉测量系统20、第四干涉测量系统22、第五干涉测量系统26和第一接收器12、第二接收器14、第三接收器19、第四接收器21、第五接收器25组合使用来测出二维平移台4的x，y方向的平移误差，x，y方向的倾斜误差，同时测出此时的子孔径的面形信息。

图3示出本发明光学面形的检测方法过程流程图，所述子孔径拼接算法中包含误差补偿算法，在子孔径拼接过程中利用五轴测长干涉仪，测出x，y，θ_x,θ_y方向在移动过程中产生的误差，并代入到拼接算法中去。

子孔径检测过程中，待测面B由子孔径拼接而成，如图4所示，图中1，2，3…表示的是第一子孔径、第二子孔径、第三子孔径等。

具体检测步骤如下：

步骤S1：将待测镜3固定在二维平移台4中，将待测面划分为n个子孔径，子孔径的大小与激光干涉仪测量头2的通光口径一致。首先待测面对准激光干涉仪测量头2中心，此时中心点坐标定为（0，0），定义此时为第一子孔径。计算机1控制激光干涉仪测量头2测量。测出此时的第一子孔径的面形信息为B₁，B₁表示待测镜在中心位置第一子孔径时的面形信息。

步骤S2：用计算机1控制二维平移台4沿x负方向移动r,r为激光干涉仪测量头2的通光口径半径。这时子孔径圆心位置由（0，0）变为（r,0）。这时激光干涉仪测量头2中心对准待测镜第二子孔径圆心位置（r,0）。激光源7发出激光通过准直光学系统8，通过准直光学系统8的光再通过第一分光镜9改变光束传播方向。通过第一分光镜9的光再通过第二分光镜10分成两束光。经过第二分光镜10分光后的第一束光通过第三分光镜11再分成两束光。经过第三分光镜11分光后的第一束光通过第一接收器12，经过第一接收器12的光再通过第一干涉测量系统13照射到第二反射镜6上，反射后的光经第一干涉测量系统13后，再由第一接收器12接收。经过第三反射镜11分光后的第二束光通过第二接收器14，经过第二接收器14的光再通过第二干涉测量系统15照射到第二反射镜6上，反射后的光经第二干渉测量系统15后，再由第二接收器14接收。经过第二分光镜10分光后的第二束光照射到第四分光镜17上，波长补偿器16发出的光与第二分光镜10分光后的第二束光经过第四分光镜17合光后照射到第五分光镜18上。经过第五分光镜18的光分成三束光。经过第五分光镜18分光后的第一束光通过第四接收器21，经过第四接收器21的光再通过第四干涉测量系统22照射到第一反射镜5上，反射后的光经过第四干涉测量系统22后，再由第四接收器21接收。经过第五分光镜18分光后的第二束光通过第六分光镜23改变光路，再经过第七分光镜24改变光路，再经过第五接收器25。经过第五接收器25的光再通过第五干涉测量系统26照射到第一反射镜5上，反射后的光经过第五干涉测量系统26后，再由第五接收器25接收。经过第五分光镜18分光后的第三束光通过第三接收器19。经过第三接收器19的光再通过第三干涉测量系统20照射到第一反射镜5上，反射后的光经过第三干涉测量系统20后，再由第三接收器19接收。第一干涉测量系统13、第二干涉测量系统15、第三干涉测量系统20、第四干涉测量系统22、第五干涉测量系统26和第一接收器12、第二接收器14、第三接收器19、第四接收器21、第五接收器25位置如图5所示，组合使用来测出二维平移台4的x，y方向的平移误差x₂，y₂；x，y方向的倾斜误差θ_x2,θ_y2，同时测出此时的第二子孔径的面形信息为B₂，B₂表示待测镜在第二子孔径时的面形信息。平移误差和倾斜误差如下所示：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2=[\frac{X_1+X_2+X_3}{3}+{\mathrm{\φ}}_Y(\frac{a}{2}+b+Z_0)]\frac{Y_r}{Y_{\mathrm{rn}}}\\ y_2=[\frac{Y_1+Y_2}{2}+{\mathrm{\φ}}_X(\frac{a}{2}+b+Z_0)]\frac{Y_r}{Y_{\mathrm{rn}}}\\ {\mathrm{\θ}}_{x2}=\frac{Y_1-Y_2}{a}\\ {\mathrm{\θ}}_{y2}=\frac{\frac{X_1+X_2}{2}-X_3}{a}\end{array}\right.$

式中：X₁、X₂、X₃、Y₁、Y₂为待测镜在机器坐标系中的坐标值，a、c为干涉仪布局尺寸，b为阿贝系数，Y_r为干涉测量系统基准校正轴读数，Y_rm为干涉测量系统基准校正轴的原始读数，Z₀为待测镜z方向在机器坐标系中的基准值。

步骤S3：用计算机1控制二维平移台4移动，测量剩余的子孔径B₃，B₄，…，B_n。得到剩余每个子孔径对应的平移误差和倾斜误差结果x₃,y₃,θ_x3,θ_y3,…,x_n,y_n,θ_xn,θ_yn；

步骤S4：根据记录的平移误差和倾斜误差数据，利用误差补偿算法重新修正，将第一子孔径B₁，…，第n子孔径B_n拼接到一个面上去，求出待测面的全口径面形B：

B=B₁+B₂+…B_n

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于，包括：

计算机（1）、激光干涉仪测量头（2）、待测镜（3）、二维平移台（4）、第一反射镜（5）、第二反射镜（6）、激光源（7）、准直光学系统（8）、第一分光镜（9）、第二分光镜（10）、第三分光镜（11）、第一接收器（12）、第一干涉测量系统（13）、第二接收器（14）、第二干涉测量系统（15）、波长补偿器（16）、第四分光镜（17）、第五分光镜（18）、第三接收器（19）、第三干涉测量系统（20）、第四接收器（21）、第四干涉测量系统（22）、第六分光镜（23）、第七分光镜（24）、第五接收器（25）、第五干涉测量系统（26），其中：计算机（1）与激光干涉仪测量头（2）连接，同时计算机（1）与第一接收器（12），第二接收器（14），第三接收器（19），第四接收器（21），第五接收器（25）连接，激光干涉仪测量头（2）放置在待测镜（3）上方，待测镜（3）放置在二维平移台（4）上，第一反射镜（5）和第二反射镜（6）分别贴着待测镜（3）两个侧面放置，激光源（7）发射的光经过准直光学系统（8）后经过第一分光镜（9），第一分光镜（9）一面的中心对准准直光学系统（8），一面的中心对准第二分光镜（10），第二分光镜（10）一面的中心对准第三分光镜（11），一面的中心对准第一分光镜（9），一面的中心对准第四分光镜（17），第三分光镜（11）放在第一接收器（12）和第二接收器（14）之间，第一干涉测量系统（13）一面对准第一接收器（12），第二干涉测量系统（15）一面对准第二接收器（14），一面对准第二反射镜（6），第四分光镜（17）一面的中心对准波长补偿器（16），一面的中心对准第五分光镜（18），第五分光镜（18）一面的中心对准第六分光镜（23），一面对准第三接收器（19），一面对准第四接收器（21），第三接收器（19）一面对准第三测量系统（20），第三测量系统（20）一面对准第一反射镜（5），第四接收器（21）一面对准第四干涉测量系统（22），第四干涉测量系统（22）一面对准第一反射镜（5），第六分光镜（23）一面的中心对准第七分光镜（24），第七分光镜（24）一面对准第五接收器（25），第五接收器（25）一面对准第五干涉测量系统（26）；

计算机（1），用于控制激光干涉仪测量头（2）测试，将干涉仪测量数据进行分析，将第一接收器（12），第二接收器（14），第三接收器（19），第四接收器（21），第五接收器（25）的测量数据读入分析；

激光干涉仪测量头（2），用于测量待测镜的待测面的面形信息；

待测镜（3）：含有待测面；

二维平移台（4）：用于控制待测镜在x，y方向移动；

第一反射镜（5）：用于反射干涉测量系统的光线；

第二反射镜（6）：用于反射干涉测量系统的光线；

激光源（7）：用于发射测量用激光；

准直光学系统（8），用于准直激光源发出的激光；

第一分光镜（9）：用于将激光改变传播方向；

第二分光镜（10）：用于将入射的激光分成两束光出射；

第三分光镜（11）：用于将入射的激光分成两束光出射；

第一接收器（12），用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；

第一干涉测量系统（13），利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；

第二接收器（14），用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；

第二干涉测量系统（15），利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；

波长补偿器（16），用于补偿由于温度，湿度的环境变化引起激光波长的波动；

第四分光镜（17），用于将入射的两束光合成一束光出射；

第五分光镜（18），用于将入射的一束光分成三束光；

第三接收器（19），用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；

第三干涉测量系统（20），利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；

第四接收器（21），用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；

第四干涉测量系统（22），利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移；

第六分光镜（23），用于将入射光束改变光束传播方向；

第七分光镜（24），用于将入射光束改变传播方向；

第五接收器（25），用于探测两路光的频率差并产生测量信号，并将测量信号和参考信号转换为位移量；

第五干涉测量系统（26），利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移。

2.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述激光干涉仪测量头（2）为包含参考面的斐索干涉测量系统或其他以干涉原理为基础的测量系统。

3.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述二维平移台（4）用于控制待测镜（3）在x，y方向做二维运动，完成对整个待测镜的拼接测量，二维平移台可以是直线导轨的组合，或者是其他有二维运动能力的机构，同时所述二维平移台（4）也可以替代为多维平移台。

4.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述待测镜（3）可以是平面镜，可以是球面镜，也可以是非球面镜。

5.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述第一反射镜（5），第二反射镜（6）可以是反射镜，可以是回射器或者其他反射光束的装置。

6.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述第一分光镜（9）、第六分光镜（23）、第七分光镜（24）用于改变光束的传播方向，可以是反射镜，棱镜或者他们的组合。

7.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述第二分光镜（10）、第三分光镜（11）、第五分光镜（18）为分束镜，用于将一束光束分成多束光束，可以用棱镜或者透镜、或者它们的组合实现。

8.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述第一接收器（12）、第二接收器（14）、第三接收器（19）、第四接收器（21）、第五接收器（25）用于探测两路光的频率差并产生测量信号，通过电路将测量信号和参考信号转换为位移量，并将位移量传给计算机（1）。

9.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：所述第一干涉测量系统（13）、第二干涉测量系统（15）、第三干涉测量系统（20）、第四干涉测量系统（22）、第五干涉测量系统（26）利用双频激光干涉测长原理，测量对应方向的位移。激光源（7）可以采用纵向塞曼He-Ne激光器、横向塞曼He-Ne激光器、双纵模激光器和基于各种原理的移频双频光源中的任意一种。

10.根据权利要求1所述一种带有运动坐标反馈的子孔径拼接面形检测装置，其特征在于：通过所述第一干涉测量系统（13）、第二干涉测量系统（15）、第三干涉测量系统（20）、第四干涉测量系统（22）、第五干涉测量系统（26）和第一接收器（12）、第二接收器（14）、第三接收器（19）、第四接收器（21）、第五接收器（25）组合使用来测出二维平移台（4）x，y方向的平移误差，x，y方向的倾斜误差，计算机把这4个误差读入后代入子孔径拼接算法中进行误差补偿，所述算法的检测步骤如下：

步骤S1：将待测镜（3）固定在二维平移台（4）中，将待测面划分为n个子孔径，子孔径的大小与激光干涉仪测量头（2）的通光口径一致；首先待测面对准激光干涉仪测量头（2）中心，此时中心点坐标定为（0，0），定义此时为第一子孔径，计算机（1）控制激光干涉仪测量头（2）测量，测出此时的第一子孔径的面形信息为B₁，B₁表示待测镜在中心位置第一子孔径时的面形信息；

步骤S2：用计算机（1）控制二维平移台（4）沿x负方向移动r,r为激光干涉仪测量头（2）的通光口径半径，这时子孔径圆心位置由（0，0）变为（r,0），这时激光干涉仪测量头（2）中心对准待测镜第二子孔径圆心位置（r,0），通过第一干涉测量系统（13）、第二干涉测量系统（15）、第三干涉测量系统（20）、第四干涉测量系统（22）、第五干涉测量系统（26）和第一接收器（12）、第二接收器（14）、第三接收器（19）、第四接收器（21）、第五接收器（25）组合使用来测出二维平移台（4）x，y方向的平移误差x₂,y₂；x，y方向的倾斜误差θ_x2,θ_y2，同时测出此时的第二子孔径的面形信息为B₂，B₂表示待测镜在第二子孔径时的面形信息；

步骤S3：用计算机（1）控制二维平移台（4）移动，测量剩余的子孔径B₃，B₄，…，B_n，得到剩余每个子孔径对应的平移误差和倾斜误差结果x₃,y₃,θ_x3,θ_y3,…,x_n,y_n,θ_xn,θ_yn；

步骤S4：根据记录的平移误差和倾斜误差数据，利用误差补偿算法重新修正，将第一子孔径B1，...第n子孔径B_n拼接到一个面上去，求出待测面的全口径面形B：

B=B₁+B₂+…+B_n。

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