CN107869965A - 平面镜面形检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平面镜面形检测方法及装置，该方法包括：将待检平面镜固定于平面镜检测台，待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，相邻的子孔径间具有交叠区域；利用标准球面反射镜和球面干涉仪，采用瑞奇‑康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径的面形数据；将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜的面形数据。本发明将瑞奇‑康芒法与子孔径法结合，将大口径的待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，利用瑞奇‑康芒法的原理，采用小口径的标准球面反射镜对各个子孔径的面形数据进行测量，将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜整体的面形数据，在不增加检测成本的基础上，实现了大口径平面镜的面形检测。
Description
技术领域
本发明涉及平面镜检测技术，更为具体的说，涉及一种平面镜面形检测方法及装置。
背景技术
为了实现对宇宙更深、更详细的探索，望远镜的口径越来越大，其光学系统中平面镜的尺寸也越来越大。相应地，对大口径平面镜的面形检测精度以及装调效果的要求也越来越高。目前来看，大口径平面镜研磨阶段的检测误差均方根需优于微米级，抛光阶段检测精度的要求甚至达到纳米量级.
对中小口径的平面镜而言，可采用傅科法或者直接进行干涉测量获得镜面面形。傅科法又称为刀口阴影法，是Foucault在1859年利用阴影技术所提出的一种检测被检镜面横向像差的方法。刀口阴影法设备简单、结果直观。经验丰富的加工技术人员，可根据阴影图形估计局部误差的位置与尺寸，还能定性地测量某些几何像差。然而这种方法主观性较强，测量结果与操作人员的熟练程度密切相关，不能实现对光学镜面面形误差的定量检测。
干涉测量过程简单，测量精度高。但是干涉仪的加工周期长、工艺水平与检测标定精度要求都很高。平面镜面形检测过程中常用的激光干涉仪主要为ZYGO公司的相移干涉仪以及4D Technology公司的4D动态干涉仪。卧式结构的大口径激光干涉仪的测量精度峰峰值可达到λ/10(λ＝632.8nm)。但是，商用干涉仪口径均在800mm以下，无法实现口径超过1m的大口径平面镜检测。
瑞奇-康芒法(即Ritchey-Common法)是1904年由Ritchey在Common工作基础上提出的用于标准平面镜的检测方法。由于平面镜本身没有光线汇聚功能，Ritchey-Common法需使用另一个大口径标准球面反射镜配合，以实现被测镜面的检测。由于大口径球面镜的加工与检测成本较低，与直接建造大口径平面干涉仪相比，更加易于实现。VLT的三镜，口径接近1米，其检测选择了Ritchey-Common法。但是，随着平面镜口径的加大，对应标准球面反射镜的口径也越来越大，使得标准球面反射镜建造成本逐渐成为制约Ritchey-Common法应用的重要因素。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种平面镜面形检测方法及装置，采用小口径的标准球面反射镜和球面干涉仪，即可检测大口径平面镜的面形数据，在不增加检测成本的基础上，解决了现有技术中难以对大口径平面镜进行面形检测的困难。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种平面镜面形检测装置，包括平面镜检测台、标准球面反射镜以及干涉仪，所述干涉仪为球面干涉仪；
其中，所述平面镜检测台用于固定待检平面镜；所述干涉仪的焦点位于所述标准球面反射镜的曲率中心，所述干涉仪发出的光束经所述待检平面镜反射后，到标准球面反射镜，经标准球面反射镜反射后再次经待检平面镜反射后，返回所述干涉仪焦点；所述待检平面镜的直径大于所述标准球面反射镜的直径。
可选的，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:2～1:10以内。
可选的，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:3～1:4以内。
可选的，还包括激光跟踪仪以及与所述激光跟踪仪配合使用的目标反射器，所述干涉仪出射的光束在所述待检平面镜的入射角为瑞奇角，所述激光跟踪仪与所述目标反射器用于获取所述瑞奇角的角度。
可选的，还包括与所述目标反射器配合使用的两个辅助反射器，所述两个辅助反射器分别位于所述目标反射器两侧，且与所述目标反射器位于同一直线上。
可选的，所述平面镜检测台可在所述待检平面镜所在平面内旋转。
本发明实施例还公开了一种平面镜面形检测方法，采用以上所述的平面镜面形检测装置进行检测，该方法包括：
将待检平面镜固定于所述平面镜检测台，所述待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，相邻的子孔径间具有交叠区域；
利用所述标准球面反射镜和所述干涉仪，采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径的面形数据；
将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的面形数据。
可选的，在各个子孔径的面形的检测过程中，所述干涉仪出射的光束在所述子孔径上投影的长轴与所述待检平面镜的长轴平行。
可选的，所述采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形的过程具体为：
采用第一瑞奇角测量第一子孔径的面形数据；
更换待测量的子孔径，并改变瑞奇角的角度，采用第二瑞奇角测量第二子孔径的面形数据，所述第二子孔径与所述第一子孔径相邻，所述第二瑞奇角与所述第一瑞奇角的角度不同；
重复执行以上两个步骤的检测过程，直至完成所有子孔径面形数据的测量。
可选的，所述更换待测量的子孔径，并改变瑞奇角的角度的方式为：旋转所述平面镜检测台，并适应性调整所述干涉仪和/或所述标准球面反射镜，以改变所述瑞奇角的角度，并更换待检测的子孔径。
可选的，所述得到的各个子孔径的面形数据为，各个子孔径测量时，当前干涉仪坐标系下的精度数据；所述待检测平面镜的面形数据为，所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据。
可选的，在得到各个子孔径的面形数据后，还包括：根据每个子孔径进行检测时所采用的干涉仪坐标系下的坐标，以及对每个子孔径进行检测时所采用的瑞奇角的角度值，将所述当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据。
可选的，所述将当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据的转换方式满足以下公式：
其中，W(x′,y′)为当前干涉仪坐标系下的坐标所对应的面形数据，WP(x,y)为镜面局部坐标系下的坐标所对应的面形数据，θ为瑞奇角的角度值。
可选的，在完成每个子孔径的面形数据的测量后，还包括：
利用激光跟踪仪以及与其配合使用的反射器，测量对每个子孔径进行检测时所采用的所述瑞奇角的角度值；
记录每个子孔径与所述瑞奇角的角度值的对应关系。
可选的，测量所述瑞奇角的角度值的方式为：
将所述目标反射器设置在所述待检平面镜的上方，利用所述激光跟踪仪和所述目标反射器测量得到所述待检平面镜的位置坐标，以及所述待检平面镜的法线方向；
在当前干涉仪坐标系下，在所述干涉仪的出光处设立针孔，在采用瑞奇-康芒法测量当前子孔径的面形数据时，使所述干涉仪的出射光穿过所述针孔，并获取所述针孔的坐标；
在当前干涉仪坐标系下，固定所述针孔的位置不变，移走所述干涉仪，在所述干涉仪的位置，换上所述激光跟踪仪，使所述激光跟踪仪的出光处位于所述针孔位置；
调节所述激光跟踪仪出射光的方向，使所述激光跟踪仪的出射光穿过所述针孔，并经过所述待检平面镜和所述标准球面反射镜的反射，反射后的光线穿过所述针孔并被所述激光跟踪仪接收，得到光线反射的第一反射三角形，所述第一反射三角形的三个顶点分别为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点、所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点、经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点；其中，所述第一反射三角形的第一边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第二边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第三边为所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线；
利用所述激光跟踪仪，获取所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和；
根据所述待检平面镜的位置坐标、所述待检平面镜的法线方向、所述针孔的坐标、以及所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和，利用镜面反射原理，解算所述第一反射三角形，计算得到所述瑞奇角的角度值。
可选的，所述测量得到所述待检平面镜的位置坐标，以及所述待检平面镜的法线方向的具体方式为：
将所述目标反射器设置在所述待检平面镜的上方后，利用所述激光跟踪仪测量所述目标反射器的坐标，以及所述激光跟踪仪与所述目标反射器之间的空间距离；
调整所述激光跟踪仪出射光的角度，使所述激光跟踪仪的出射光经所述待检平面镜的反射后，被所述目标反射器接收，以构建光线反射的第二反射三角形，所述第二反射三角形的三个顶点分别为所述激光跟踪仪的激光出射点、所述目标反射器的位置、所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点，其中，所述激光跟踪仪的激光出射点与所述目标反射器的位置间的连线为第一边，所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与所述激光跟踪仪的激光出射点之间的连线为第二边，所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与所述目标反射器的位置间的连线为第三边，所述第一边的长度为所述激光跟踪仪与所述目标反射器之间的空间距离；
利用所述激光跟踪仪，测量得到所述第二反射三角形中所述第一边与所述第二边的夹角，以及所述第二边与所述第三边的长度之和；
根据所述目标反射器的坐标、所述第二反射三角形中所述第一边的长度、以及所述第二边与所述第三边的长度之和、所述第一边与所述第二边的夹角，利用镜面反射定理，计算出所述待检平面镜的位置坐标值，以及所述待检平面镜的法线方向。
可选的，测量所述目标反射器的坐标的方式为：
在所述目标反射器一侧设置第一辅助反射器，在所述目标反射器另一侧设置第二辅助反射器，且所述第一辅助反射器、所述第二辅助反射器、以及所述目标反射器位于同一直线上；
分别测量所述第一辅助反射器的位置坐标，以及所述第二辅助反射器的位置坐标；
根据所述第一辅助反射器的位置坐标以及所述第二辅助反射器的位置坐标，计算得到所述目标反射器的坐标。
可选的，所述待检平面镜的每个子孔径上设置有多个靶标，所述靶标不反光，在各个子孔径的面形数据中，所述靶标位置的数据为空白数据。
可选的，所述将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的面形数据具体为：
将各个子孔径对应的所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据。
可选的，所述将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接的方式为，将各个子孔径对应的所述镜面局部坐标系下的面形数据中的空白区域进行对准，以将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接。
可选的，所述将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接的过程中，使不同子孔径交叠的各个区域的数据误差的总平方和最小，以减小转换子孔径过程导致的精度数据的误差；其中，不同子孔径交叠的各个区域的数据误差满足以下公式：
其中，P为子孔径平移误差，Tx、Ty为子孔径倾斜误差，Sx、Sy为子孔径错位误差，Eres为残差。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种平面镜检测方法及装置，将瑞奇-康芒法与子孔径法结合，通过将大口径的待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，利用瑞奇-康芒法的原理，采用小口径的标准球面反射镜对各个子孔径的面形数据进行测量，之后将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜整体的面形数据，从而在不增加检测成本的基础上，实现了大口径平面镜的面形检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种平面镜面形检测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种平面镜面形检测方法的流程图；
图3为本申请实施例中将椭圆形待检平面镜划分为多个子孔径的一种划分方式示意图；
图4为本申请实施例中采用瑞奇-康芒法测量相邻子孔径的面形数据过程的光路图；
图5为本申请实施例中采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据方法的流程图；
图6为本申请另一实施例提供的一种平面镜面形检测方法的流程图；
图7为本申请另一实施例提供的测量瑞奇角的角度值方法的流程图；
图8为本申请另一实施例提供的测量待检平面镜的位置坐标和法线方向的方法的流程图；
图9为本申请另一实施例提供的测量目标反射器的坐标的方式的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种平面镜面形检测装置，该装置的结构图如图1所示，包括平面镜检测台1、标准球面反射镜2以及干涉仪3，干涉仪3为球面干涉仪；
其中，所述平面镜检测台1用于固定待检平面镜10；所述干涉仪3的焦点位于所述标准球面反射镜2的曲率中心，所述干涉仪3发出的光束经所述待检平面镜10反射后，到标准球面反射镜2，经标准球面反射镜2反射后再次经待检平面镜10反射后，返回所述干涉仪3的焦点；所述待检平面镜10的直径大于所述标准球面反射镜2的直径。
更进一步的，本实施例中的标准球面反射镜2的直径与所述待检平面反射镜10直径的比例在1:2～1:10以内。更进一步的，标准球面反射镜2的直径与所述待检平面反射镜10直径的比例在1:3～1:4以内。本实施例中的球面干涉仪的口径跟标准球面反射镜2的口径相匹配即可。
为了全面的检测待检平面镜10各个区域的面形数据，本实施例中的平面镜检测台1可在所述待检平面镜10所在平面内旋转，以使得干涉仪3发出的光束能够覆盖整个待检平面镜10的表面。
此外，为了准确的计算待检平面镜10的面形精度，本实施例中的平面镜面形检测装置还包括激光跟踪仪4以及与所述激光跟踪仪4配合使用的目标反射器5，所述干涉仪4出射的光束在所述待检平面镜10的入射角为瑞奇角θ，激光跟踪仪4与目标反射器5用于获取所述瑞奇角θ的角度。
并且，为了提高检测过程的准确性，除目标反射器之外，本发明实施例中还包括与目标反射器5配合使用的两个辅助反射器，即第一辅助反射器6和第二辅助反射器7，这两个辅助反射器分别位于所述目标反射器5的两侧，且与所述目标反射器5位于同一直线上。
本发明实施例还公开了一种平面镜面形检测方法，采用图1所示的平面镜面形检测装置，对大口径的平面镜面形数据进行检测。下面结合图1所示的平面镜面形检测装置，对本实施例中的平面镜面形检测方法进行详细说明。该平面镜面形检测方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1：将待检平面镜10固定于所述平面镜检测台1，所述待检平面镜10的镜面划分为多个子孔径101-10n，相邻的子孔径间具有交叠区域。
步骤S2：利用所述标准球面反射镜2和所述干涉仪3，采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径的面形数据。
步骤S3：将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜10的面形数据。
本发明实施例通过将大口径的待检平面镜10划分为多个小口径的子孔径，从而通过对各个子孔径的面形数据进行测量，来间接获得大口径的待检平面镜10的面形数据，此种处理方式的理论基础来源于子孔径拼接法。
子孔径拼接法最早由美国专家C.Kim和J.Wyant提出，其基本原理为利用互相重叠的小口径区域，结合适合的算法获得全口径面形数据。子孔径拼接算法最大的优势在于其测量口径的可拓展性。然而，随着口径的增大，子孔径的数量也会随之增加，现有技术中将各个子孔径拼接为一体之后，提取的低阶像差(离焦、像散等)的测量敏感度会较低。这种情况下，可使用更大口径的平面干涉仪来增加估计精度，但会大大增加测量的成本。不仅如此，现有技术中在进行子孔径拼接时，往往需要进行多次测量，但最后的拼接结果仅使用其中某一次的测量数据，对时间、人员成本也造成了极大的浪费。
步骤S2中，对各个小孔径的面形数据测量的理论基础来源于瑞奇-康芒法，即Ritchey-Common法，正如背景技术中所述，随着待检平面镜口径的加大，对应标准球面镜的制作成本也越来越高，导致标准球面镜的制作成本的升高成为制约Ritchey-Common法应用的重要因素，对于口径在1米以上的待检平面镜，单纯采用瑞奇-康芒法也是很难做到的。
本发明实施例提供的平面镜检测方法及装置，将瑞奇-康芒法与子孔径法结合，通过将大口径的待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，利用瑞奇-康芒法的原理，采用小口径的标准球面反射镜对各个子孔径的面形数据进行测量，之后将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到待检测平面镜整体的面形数据，从而既避免了单纯的瑞奇-康芒法测量时，标准球面镜口径的增大而导致的成本增加，也避免了单纯采用子孔径法测量时，因使用大口径的平面干涉仪所带来的成本的增加，进而在不增加检测成本的基础上，实现了大口径平面镜的面形检测。
为了实现上述目的，本实施例中需解决现有技术中单纯的子孔径拼接法的缺陷，也为了便于采用瑞奇-康芒法对各个子孔径面形数据的测量，以及便于减少后续子孔径面形数据的拼接过程中的误差，因此，本实施例中对各个子孔径的设置方式具有一定要求。
由于采用瑞奇康芒法对各个子孔径进行检测时，干涉仪3出射的光束在待检测平面镜上的投影为椭圆形，因此，需要结合瑞奇-康芒法测量过程中的瑞奇角，以及大口径待检平面镜10的形状，对各个子孔径的形状进行设计。具体的，需要保证在采用瑞奇-康芒法对各个子孔径的面形的检测过程中，所述干涉仪3出射的光束在子孔径上投影的长轴与所述待检平面镜10的长轴平行。并且，利用瑞奇康芒法本身的特性，可以获得符合椭圆镜本身比例的子孔径，以及子孔径的分布方式，以便更准确的表征待检平面镜10的面形信息。
本实施例中对子孔径进行划分时，相邻的子孔径间具有重叠区域，如图3所示，为当待检平面镜为椭圆形时，将该椭圆形待检平面镜划分为多个子孔径的一种划分方式示意图。从图3中可以看出，M1为待检平面镜10的长轴，M2为待检平面镜10的短轴，待检平面镜10被划分为14个子孔径101-1014，各个子孔径的形状和大小可以相同，也可以不同，如图3中所示，子孔径101-108的形状和大小相同，子孔径109-1014的形状和大小相同。在采用瑞奇-康芒法对各个子孔径进行检测时，干涉仪3出射的光束在子孔径101-1014上投影的长轴均与所述待检平面镜10的长轴平行。
需要说明的是，本实施例中子孔径的划分方式，还可参考现有技术中子孔径法中的子孔径的多种划分方式，本实施例中对此不做限定。
此外，需要说明的是，参见装置实施例中的描述，标准球面反射镜的口径小于待检平面镜的口径，而根据瑞奇-康芒法的检测原理可知，标准球面反射镜的口径需稍大于最大的子孔径的尺寸。举例来说，若最大子孔径的口径跟待检平面镜的口径之比为7:10，则标准球面反射镜的口径与待检平面镜的口径之比也约为7:10。此时，相邻的子孔径间交叠区域的面积可以为单个子孔径面积的1/4，以确保检测的准确性。
下面结合图3-图5，对本实施例中步骤S2中采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据的过程进行说明。图4为步骤S2测量过程的光路变化示意图，图3即为图4右上角区域的放大图，图5为图2中步骤S2的执行方式的流程图，采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据的过程包括以下步骤：
步骤S21：如图3和图4所示，采用第一瑞奇角测量第一子孔径的面形数据；
步骤S22：改变瑞奇角的角度，采用第二瑞奇角测量第二子孔径的面形数据，所述第二子孔径与所述第一子孔径相邻，所述第二瑞奇角与所述第一瑞奇角的角度不同；
结合图3和图4，以第一子孔径105和第二子孔径106为例，示出了这两个子孔径面形数据的测量过程。首先旋转所述平面镜检测台1，同时可以适应性调整标准球面镜2的位置和/或干涉仪3的位置，使干涉仪3出射的光束照射到待检平面镜10上后，光束在待检平面镜10上的投影(即图4中P5所示区域)能够覆盖第一子孔径105的区域，并且，干涉仪3出射的光束在第一子孔径105上投影的长轴与待检平面镜10的长轴平行，此时干涉仪3出射的光束在待检平面镜10的入射角为第一瑞奇角θ1。之后采用瑞奇-康芒法检测第一子孔径105的面形数据，此时检测出的面形数据是在当前干涉仪3所在位置的坐标系下的面形精度数据。
之后，如图4所示，可旋转平面镜检测台1，以更换待检测的子孔径。本实施例中的平面镜检测台1，可在其所在平面内的至少4-8个方向移动一定的距离，和/或，可围绕垂直于该平面检测台1表面的中心轴旋转，因此，旋转或移动平面检测台1，从而将第二子孔径106置于干涉仪3的出射光束照射范围，实现更换待检测的子孔径的目的。
调整平面检测台1之后，可适应性调整干涉仪3的位置，和/或调整标准球面反射镜2的位置，使干涉仪3出射的光束照射到待检平面镜10上后，光束在待检平面镜10上的投影(即图4中P6所示区域)能够覆盖第二子孔径106的区域，并且，干涉仪3出射的光束在第二子孔径106上投影的长轴与待检平面镜10的长轴平行，此时干涉仪3出射的光束在待检平面镜10的入射角为第二瑞奇角θ2，并且第二瑞奇角θ2的角度与第一瑞奇角θ1的角度不同，从而实现更换待检测的子孔径的同时，改变瑞奇角的角度的目的。
调整到第二子孔径106之后，采用瑞奇-康芒法检测第二子孔径106区域的面形数据，此时得到的面形数据是在当前干涉仪3所在位置的坐标系下的面形精度数据。
从以上检测过程中可知，对于第一子孔径105的区域(即图4中P5所示区域)和第二子孔径106的区域(即图4中P6所示区域)的交叠区域P56来说，在对第一子孔径105和第二子孔径106进行面形检测过程中，均会检测到交叠区域P56的面形数据，即对于各个子孔径间的交叠区域来说，均会被多次检测。并且，由于对不同的子孔径进行检测过程中，所采用的瑞奇角不同，即对于交叠区域来说，相当于采用不同的瑞奇角进行了多次检测，该过程可以用来估计由待检平面镜以及光路本身所导致的误差，以便判断面形数据检测结果的准确性。
本领域技术人员可以理解，采用瑞奇-康芒法检测面形精度时，为了抑制测量误差，往往需要至少进行两次的检测过程。而本实施例中在依次进行各个子孔径的检测过程中，对于多个子孔径间的交叠区域来说，均会被多次检测到，从而在依次对各个子孔径进行面形检测的过程中，即可同时实现对瑞奇-康芒法本身所带来的误差的抑制作用，从而使得仅需对各个子孔径分别进行一次检测，即可达到误差抑制的效果，进而在一定程度上减少了测量的次数，提高了检测效率。
另外，需要说明的是，对于如图3所示的子孔径的划分方式来说，总体可分为位于待检平面镜10外围区域的子孔径(即子孔径101-108)，以及位于待检平面镜10内层区域的子孔径(即子孔径109-1014)。
从图3中可以看出，对于椭圆形的待检平面镜10来说，外围区域的子孔径在划分时，即便采用的子孔径模型(即子孔径101-108所对应的椭圆)的形状和大小相同，但是划分出的子孔径(即子孔径模型与待检平面镜的交集区域，本发明实施例中所述的子孔径均指子孔径模型与待检平面镜的交集区域)的大小和形状依然是不同的。
基于外围区域子孔径的特点，在对外围区域的子孔径在进行更换时，由于检测结果(即干涉仪出射的光在待检平面镜上的投影)的形状不同，可通过移动待检平面镜的方位的同时，还需干涉仪的位置、出射光的角度以及标准球面反射镜的位置进行调整，才能实现子孔径的更换以及瑞奇角的调整。
而对于内层区域的子孔径来说，所采用的子孔径模型(即子孔径109-1014所对应的圆)的形状和大小相同，从而划分出的子孔径的形状和大小也相同。基于内层区域子孔径的这种特点，在对内层区域的子孔径在进行更换时，由于检测结果的形状(即干涉仪出射的光在待检平面镜上的投影)均相同，可仅通过移动待检平面镜的方位即可实现子孔径的更换以及瑞奇角的调整，此种更换方式简单可行，对干涉仪出射光的角度以及标准球面反射镜的位置的调整要求不高，甚至无需调整干涉仪出射光的角度以及标准球面反射镜的位置，因此且对检测设备的硬件要求较低。当然，在其它实施例中也可以不移动待检平面镜，仅通过改变瑞奇角的角度进行测量时，干涉仪出射的光束在待检平面镜上的反射位置的变化，来更换子孔径，但是这种更换方式需要仔细调整干涉仪出射光的角度以及标准球面反射镜的位置，这种调整过程会相对繁琐。
步骤S23：重复执行以上两个步骤的检测过程，直至完成所有子孔径面形数据的测量。
即，每完成一个子孔径的测量后，采用上述方法更换子孔径，并采用瑞奇-康芒对相应的子孔径进行检测，直至对所有子孔径均检测完成，即得到了各个子孔径的面形精度数据。
需要说明的是，采用瑞奇-康芒法测量平面镜的面形数据时，需要采用的标准球面反射镜的口径至少与待检平面镜的口径相同，甚至标准球面反射镜的口径需稍大于待检平面镜的口径。而采用本实施例中的方法，仅需对各个子孔径采用瑞奇-康芒法进行测量，因此，本实施例中标准球面反射镜2的口径仅需稍大于或等于最大子孔径的口径即可，该最大子孔径即为待检平面镜10划分的多个子孔径中口径最大的子孔径。
此外，需要说明的是，以上步骤S21-步骤S23中，在对各个子孔径进行测量时，采用瑞奇-康芒法直接测量得到的各个子孔径的面形数据均为，各个子孔径测量时，当前干涉仪3坐标系下的精度数据。而本实施例中最终需要获得的待检测平面镜的面形数据则为，在待检测平面镜10的镜面整体坐标系下的精度数据，因此在进行步骤S3的面形数据拼接的过程中，就需要进行坐标系的相互转换。
本发明另一实施例中公开的平面镜面形检测方法中公开了面形数据坐标系转换的过程，该平面镜面形检测方法的流程图如图6所示，包括以下步骤：
步骤S11：将待检平面镜10固定于所述平面镜检测台1，所述待检平面镜10的镜面划分为多个子孔径101-10n，相邻的子孔径间具有交叠区域。
步骤S12：利用所述标准球面反射镜2和所述干涉仪3，采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径在当前干涉仪坐标系下的面形数据。
在得到各个子孔径在当前干涉仪坐标系下的面形数据之后，就需要将各个子孔径在其测量时干涉仪坐标系下的坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据，以便于后续的面形数据的拼接工作。
本领域技术人员可以理解，在进行坐标系的转换时，对各个子孔径进行检测时所采用的瑞奇角θ的角度值是必不可少的参数之一。本实施例中为了获得更准确的瑞奇角θ的角度值，在采用瑞奇-康芒法对每个子孔径完成检测后，还包括测量瑞奇角的角度值的过程，即测量检测当前子孔径的面形数据时所采用的瑞奇角的角度值，具体包括：
步骤S13：利用激光跟踪仪4以及与其配合使用的反射器，测量对每个子孔径的面形数据进行检测时所采用的瑞奇角的角度值。
此处所述的反射器可以仅包括目标反射器5，也可以包括目标反射器5及与其配合使用的两个辅助反射器，即第一辅助反射器6和第二辅助反射器7。
具体的，测量瑞奇角的角度值的方式如图7所示，该测量过程包括以下步骤：
步骤S131：如图1所示，将所述目标反射器5设置在所述待检平面镜10的上方，利用所述激光跟踪仪4和所述目标反射器5测量得到所述待检平面镜10的位置坐标，以及所述待检平面镜10的法线方向。
其中，利用所述激光跟踪仪4和所述目标反射器5测量得到所述待检平面镜10的位置坐标，以及所述待检平面镜10的法线方向的具体方式的流程图如图8所示，下面结合图1对该测量过程进行说明。该测量过程包括以下步骤：
步骤S1311：参考图1，将所述目标反射器5设置在所述待检平面镜10的上方；
需要说明的是，在其它实施例中，待检平面镜10的位置坐标和法线方向的测量，可以仅在进行面形检测开始之前进行一次测量即可。本领域技术人员可以理解，在更换子孔径时，需要在待检平面镜10所在的平面内，移动待检平面镜10的位置，在移动过程中，难免会稍有错位，因此本实施例中为了减小瑞奇角计算过程中的误差，提高面形数据的测量精度，优选在每次移动待检平面镜10的位置后，即更换子孔径后，均进行一次的测量。
进一步的，在测量某个子孔径所对应的待检平面镜10位置坐标和法线方向时，优选将目标反射器5设置在该子孔径所在区域的上方，以提高测量的准确度。
步骤S1312：利用激光跟踪仪4，可直接测量得到所述目标反射器5的坐标，同时，还可测得目标反射器5与激光跟踪仪4之间的距离
需要说明的是，激光跟踪仪4(Laser Tracker)是一种便携式球坐标系测量系统，是一台以激光为测距手段的仪器，其测量过程需配合反射靶镜(即本实施例中的目标反射器)。其测量原理是，将目标反射器安置在被测量空间的坐标点，之后激光跟踪仪的跟踪头发出的激光射到目标反射器上，经目标反射器的反射，又原路返回到跟踪头。激光跟踪仪通过角度编码器等测得目标反射器与跟踪头间的空间距离、水平角和垂直角，之后根据球坐标测量原理计算得到目标反射器所在位置的空间坐标。
激光跟踪仪配合使用的目标反射器可以为猫眼反射镜和玻璃棱镜反射镜，以及球形嵌入式空心角锥反射镜(SMR)，本实施例中的目标反射器和辅助反射器优选为球形嵌入式空心角锥反射镜。
步骤S1313：调整激光跟踪仪4的跟踪头所发射出的激光的角度，使激光跟踪仪4的出射光经待检平面镜10的反射后，被所述目标反射器接收，以构建光线反射的第一反射三角形。
具体的，调整激光跟踪仪4的跟踪头所发射出的激光，经待检平面镜10的反射，投射到目标反射器5上，再经目标发射器的反射和待检平面镜10的反射，原路返回到激光跟踪仪4的跟踪头，从而得到第二反射三角形。
具体的，该第二反射三角形的三个顶点分别为激光跟踪仪4光线出射点、目标反射器5的位置、激光跟踪仪4出射的光线与待检平面镜10的交点9。其中，激光跟踪仪4的激光出射点与目标反射器5的位置间的连线为第一边所述激光跟踪仪4的出射光与所述待检平面镜10的交点9与所述激光跟踪仪4的激光出射点之间的连线为第二边所述激光跟踪仪4的出射光与所述待检平面镜10的交点9与所述目标反射器的位置间的连线为第三边从图1中可以看出，第一边的长度为激光跟踪仪4与目标反射器5之间的空间距离。
步骤S1314：利用激光跟踪仪4，测量得到所述第二反射三角形中所述第一边与所述第二边的夹角，以及所述第二边与所述第三边的长度之和。
在第二反射三角形的构建完成后，可通过激光跟踪仪4获取到激光跟踪仪4的出射光在此光路中的长度，即图1中第二边与第三边的长度之和L，L的长度等于激光跟踪仪4与目标反射器5在待检平面镜10中所成的镜像8之间的距离。并且，在调整激光跟踪仪4的出射光的角度时，可获知第一边与第二边间的夹角的角度。
步骤S1315：根据所述目标反射器5的坐标、所述第二反射三角形中所述第一边的长度、以及所述第二边与所述第三边的长度之和、所述第一边与所述第二边的夹角，利用镜面反射定理，计算出所述待检平面镜10的位置坐标值，以及所述待检平面镜的法线方向。
具体的，如图1所示，利用三角形的正弦定理和余弦定理，解算由激光跟踪仪4、目标反射器5、目标反射器5在待检平面镜10中所成的镜像8组成的三角形，可获取目标反射器5及其镜像8之间的距离，并根据目标反射器5的坐标，可计算得到镜像8的坐标，进而获知待检平面镜10的方位和法线方向，并通过解算第二反射三角形，进一步获知待检平面镜10的位置坐标值和法线方向。
进一步的，在步骤S1312中，为了提高对目标反射器5的坐标测量的准确度，减小因目标反射器5的移动而导致的误差，本实施例中测量所述目标反射器5的坐标的方式的流程图如图9所示，包括以下步骤：
步骤S1312a：如图1所示，在目标反射器5一侧设置第一辅助反射器6，在所述目标反射器5另一侧设置第二辅助反射器7，且所述第一辅助反射器6、所述第二辅助反射器7、以及所述目标反射器5位于同一直线上；
其中，本实施例中优选第一辅助反射器6和第二辅助反射器7的类型相同，如均为球形嵌入式空心角锥反射镜(SMR)。并且，本实施例中优选第一辅助反射器6与目标反射器5的距离，与第二辅助反射器7与目标反射器5的距离相同，即目标反射器5在第一辅助反射器6和第二辅助反射器7的中间。
步骤S1312b：分别测量所述第一辅助反射器6的位置坐标，以及所述第二辅助反射器7的位置坐标；
即，采用激光跟踪仪4分别测量第一辅助反射器6和第二辅助反射器7的位置坐标。
步骤S1312c：根据所述第一辅助反射器6的位置坐标以及所述第二辅助反射器7的位置坐标，计算得到所述目标反射器5的坐标。
由于目标反射器5在第一辅助反射器6和第二辅助反射器7的中间，因此可通过坐标的计算得到目标反射器5准确的坐标。
如图7所示，在计算得到当前子孔径对应的待检平面镜的位置坐标及法线方向后，即进入步骤S132：在当前干涉仪坐标系下，在所述干涉仪3的出光处设立针孔(图1中未示出)，在采用瑞奇-康芒法测量当前子孔径的面形数据时，使所述干涉仪3的出射光穿过所述针孔，并获得所述针孔的坐标。即，进行瑞奇-康芒法的测量过程中，干涉仪3的出射光穿过针孔射出。
需要说明的是，获得所述针孔的坐标的方式有多种，包括直接测量获取和间接计算获取。本实施例中采用直接测量针孔坐标的方式获取针孔的坐标。具体的，可在针孔处设置目标反射镜，之后采用激光跟踪仪和目标反射镜的配合，测量得到目标反射镜的坐标，即得到针孔的坐标。
在其它实施例中，可针孔的位置可与干涉仪3出光处具有一定距离，通过解算三角形的方式，计算得到针孔的坐标。这种方式可参考现有技术，这里不再赘述。
步骤S133：在当前干涉仪坐标系下，固定针孔的位置不变，移走所述干涉仪3，在所述干涉仪3的位置，换上所述激光跟踪仪4，使所述激光跟踪仪4的出光处位于所述针孔位置。
即，在完成当前子孔径面形数据的测量之后，固定针孔的位置不变，撤掉干涉仪3，换上激光跟踪仪4，使激光跟踪仪4的光线也通过针孔射出，即激光跟踪仪4出射光的光路重复了采用瑞奇-康芒法对子孔径面形数据检测过程中干涉仪3的出射光的光路，从而确保了瑞奇角测量的准确性。
步骤S134：调节所述激光跟踪仪4出射光的方向，使所述激光跟踪仪4的出射光经过所述待检平面镜10和所述标准球面反射镜2的反射，反射后的光线穿过针孔，并被激光跟踪仪4接收，得到光线反射的第一反射三角形。
具体的，如图1所示，第一反射三角形的三个顶点分别为激光跟踪仪4发出的光线的出射点、所述激光跟踪仪4的出射光与所述待检平面镜10的交点、经所述待检平面镜10反射后的光线与所述标准球面镜2的交点。
由于激光跟踪仪4出射光的光路重复了采用瑞奇-康芒法对子孔径面形数据检测过程中干涉仪3的出射光的光路，因此，第一反射三角形也是采用瑞奇-康芒法测量当前子孔径的面形数据时的光路所形成的三角形。即激光跟踪仪4发出的光线的出射点，也就是采用瑞奇-康芒法测量时干涉仪3的出光处，也是针孔所在位置，激光跟踪仪4的出射光与待检平面镜10的交点，也就是采用瑞奇-康芒法测量时干涉仪3的出射光与待检平面镜10的交点，经待检平面镜10反射后的光线与标准球面镜2的交点，也就是采用瑞奇-康芒法测量时干涉仪3的出射光经待检平面镜10反射后的光线与标准球面镜2的交点。
其中，第一反射三角形的三个边分别为：如图1所示，第一反射三角形的第一边为激光跟踪仪4发出的光线的出射点A与经待检平面镜10反射后的光线与所述标准球面镜2的交点C的连线，第一反射三角形的第二边为激光跟踪仪4发出的光线的出射点A与所述激光跟踪仪4的出射光与所述待检平面镜10的交点B的连线，所述第一反射三角形的第三边为所述激光跟踪仪4的出射光与所述待检平面镜10的交点B与经所述待检平面镜10反射后的光线与所述标准球面镜2的交点C的连线。图1中干涉仪3的位置，即为对瑞奇角θ进行测量时，激光跟踪仪4的位置。
步骤S135：利用激光跟踪仪4，获取所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和。
步骤S136：根据所述待检平面镜10的位置坐标、针孔的坐标、以及所述待检平面镜的法线方向、所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和，利用镜面反射原理，解算所述第一反射三角形，计算得到所述瑞奇角θ的角度值。
其中，步骤S135和步骤S136的计算过程的原理，可参考以上描述中的步骤S1314和步骤S1315的计算过程。具体的，如图1所示，根据待检平面镜10的位置和法线方向、所述针孔的坐标，以及第二边与所述第三边的长度之和，利用三角形的正弦定理和余弦定理，解算由激光跟踪仪4、标准球面镜2、标准球面镜2在待检平面镜10中所成的镜像2’组成的三角形和第一反射三角形，可获知瑞奇角θ的角度值。
继续参照图6，瑞奇角θ的角度值测量完成之后，进入步骤S14：记录各个子孔径与所述瑞奇角θ的角度值的对应关系，即记录各个子孔径测量过程所采用的瑞奇角θ的角度值与子孔径的对应关系，同时也就获取了各个子孔径测量过程所采用的瑞奇角的角度值θ与子孔径的面形数据的对应关系。
需要说明的是，测量每个子孔径的面形数据进行检测时所采用的瑞奇角的角度值的过程，可以在两个子孔径进行切换之间进行，即完成一个子孔径面形数据的测量后，在进行下一个子孔径面形数据的测量前，也就是说，先对完成面形数据测量工作的这个子孔径所对应的瑞奇角的角度值进行测量，之后再进行下一个子孔径面形数据的测量；或者对各个子孔径所对应的瑞奇角的角度值的测量工作，也可以在所有子孔径面形数据的测量工作完成之后再进行，本实施例中对何时进行瑞奇角角度值的测量工作不做限定。
继续参照图6，步骤S15：根据每个子孔径进行检测时所采用的干涉仪坐标系下的坐标，以及对每个子孔径进行检测时所采用的瑞奇角的角度值，将所述当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据。
同样的，与瑞奇角角度值的测量过程类似，该过程可在每个子孔径的面形数据和瑞奇角的角度值的测量工作完成后，实时的进行坐标系的转换，也可以在完成所有子孔径面形数据和瑞奇角的角度值的测量后，再统一进行坐标系的转换，本实施例对此不做限定。
具体的，将干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据的转换方式满足以下公式：
其中，W(x′,y′)为当前干涉仪坐标系下的坐标所对应的面形数据，该数据是采用瑞奇-康芒法对各个子孔径进行检测时，获取到的面形数据；WP(x,y)为镜面局部坐标系下的坐标所对应的面形数据，θ为瑞奇角的角度值。
根据以上公式(1)和公式(2)，采用测量出的各个子孔径的面形数据，以及测量出的与各个子孔径对应的瑞奇角的角度值，计算得到镜面局部坐标系下各个子孔径的面形数据。
步骤S16：将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜10的面形数据。
本实施例中将各个子孔径的面形数据进行拼接的过程为，将步骤S15中计算得到的各个子孔径对应的镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据。
并且，本实施例中为了便于实现各个子孔径面形数据的拼接，在待检平面镜的每个子孔径上设置有多个靶标，所述靶标不反光，在各个子孔径的面形数据中，所述靶标位置的数据为空白数据。因此，在对各个子孔径的面形数据进行拼接时，所采用的拼接方式为，将各个镜面局部坐标系下的面形数据中的空白区域进行对准，以将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接。
需要说明的是，对各个子孔径上靶标的设置方式，可依据三个点构成一个面的原理进行设置，即每个子孔径上至少设置三个靶标，并且三个靶标的位置限定为一个三角形。当每个子孔径上设置的靶标数量多于三个时，也需确保多个靶标可限定一个平面。
本实施例中将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接的过程中，基于使不同子孔径交叠的各个区域的数据误差的总平方和最小的原则进行拼接，以减小转换子孔径过程导致的精度数据的误差。
具体的，不同子孔径交叠的各个区域的数据误差满足以下公式：
其中，P为子孔径平移误差，Tx、Ty为子孔径倾斜误差，Sx、Sy为子孔径错位误差，Eres为残差。
需要说明的是，子孔径平移误差即为在更换子孔径过程中，移动平面镜检测台所导致的待检平面镜状态变化所引起的误差；子孔径倾斜误差即为待检平面镜移动过程中发生倾斜导致的误差；子孔径错位误差即为单个子孔径测量过程中，干涉仪出射光线未与子孔径完全对准导致的误差；残差即为其他因素导致的误差。这些误差的计算方式可参考现有技术中子孔径法测量时的误差计算方式，这里不做赘述。
完成各个子孔径面形数据的测量和拼接之后，对该方法的测量结果的准确度进行验证，通过在拼接后的面形数据中截取任意相邻两个子孔径的面形数据，跟拼接前的面形数据做对比，比较两组数据的均方根后的结果可见，在待检平面镜仅做二维移动的情况下，拼接算法的误差可以忽略不计，并且，子孔径平移误差、子孔径倾斜误差、子孔径错位误差、残差等低阶误差等数值均在平面镜面形数据测量结果所允许的范围内。因此说明了本实施例方案的检测结果的准确性和可行性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (21)
1.一种平面镜面形检测装置，其特征在于，包括平面镜检测台、标准球面反射镜以及干涉仪，所述干涉仪为球面干涉仪；
其中，所述平面镜检测台用于固定待检平面镜；所述干涉仪的焦点位于所述标准球面反射镜的曲率中心，所述干涉仪发出的光束经所述待检平面镜反射后，到标准球面反射镜，经标准球面反射镜反射后再次经待检平面镜反射后，返回所述干涉仪焦点；所述待检平面镜的直径大于所述标准球面反射镜的直径。
2.根据权利要求1所述的平面镜面形检测装置，其特征在于，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:2～1:10以内。
3.根据权利要求2所述的平面镜面形检测装置，其特征在于，所述标准球面反射镜的直径与所述待检平面反射镜直径的比例在1:3～1:4以内。
4.根据权利要求3所述的平面镜面形检测装置，其特征在于，还包括激光跟踪仪以及与所述激光跟踪仪配合使用的目标反射器，所述干涉仪出射的光束在所述待检平面镜的入射角为瑞奇角，所述激光跟踪仪与所述目标反射器用于获取所述瑞奇角的角度。
5.根据权利要求4所述的平面镜面形检测装置，其特征在于，还包括与所述目标反射器配合使用的两个辅助反射器，所述两个辅助反射器分别位于所述目标反射器两侧，且与所述目标反射器位于同一直线上。
6.根据权利要求5所述的平面镜面形检测装置，其特征在于，所述平面镜检测台可在所述待检平面镜所在平面内旋转。
7.一种平面镜面形检测方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的平面镜面形检测装置进行检测，该方法包括：
将待检平面镜固定于所述平面镜检测台，所述待检平面镜的镜面划分为多个子孔径，相邻的子孔径间具有交叠区域；
利用所述标准球面反射镜和所述干涉仪，采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形数据，得到各个子孔径的面形数据；
将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的面形数据。
8.根据权利要求7所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，在各个子孔径的面形的检测过程中，所述干涉仪出射的光束在所述子孔径上投影的长轴与所述待检平面镜的长轴平行。
9.根据权利要求8所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述采用瑞奇-康芒法分别测量各个子孔径的面形的过程具体为：
采用第一瑞奇角测量第一子孔径的面形数据；
更换待测量的子孔径，并改变瑞奇角的角度，采用第二瑞奇角测量第二子孔径的面形数据，所述第二子孔径与所述第一子孔径相邻，所述第二瑞奇角与所述第一瑞奇角的角度不同；
重复执行以上两个步骤的检测过程，直至完成所有子孔径面形数据的测量。
10.根据权利要求9所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述更换待测量的子孔径，并改变瑞奇角的角度的方式为：旋转所述平面镜检测台，并适应性调整所述干涉仪和/或所述标准球面反射镜，以改变所述瑞奇角的角度，并更换待检测的子孔径。
11.根据权利要求10所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述得到的各个子孔径的面形数据为，各个子孔径测量时，当前干涉仪坐标系下的精度数据；所述待检测平面镜的面形数据为，所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据。
12.根据权利要求11所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，在得到各个子孔径的面形数据后，还包括：根据每个子孔径进行检测时所采用的干涉仪坐标系下的坐标，以及对每个子孔径进行检测时所采用的瑞奇角的角度值，将所述当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据。
13.根据权利要求12所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述将当前干涉仪坐标系下的面形数据，转换为镜面局部坐标系下的面形数据的转换方式满足以下公式：
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其中，W(x′,y′)为当前干涉仪坐标系下的坐标所对应的面形数据，WP(x,y)为镜面局部坐标系下的坐标所对应的面形数据，θ为瑞奇角的角度值。
14.根据权利要求12所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，在完成每个子孔径的面形数据的测量后，还包括：
利用激光跟踪仪以及与其配合使用的反射器，测量对每个子孔径进行检测时所采用的所述瑞奇角的角度值；
记录每个子孔径与所述瑞奇角的角度值的对应关系。
15.根据权利要求14所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，测量所述瑞奇角的角度值的方式为：
将所述目标反射器设置在所述待检平面镜的上方，利用所述激光跟踪仪和所述目标反射器测量得到所述待检平面镜的位置坐标，以及所述待检平面镜的法线方向；
在当前干涉仪坐标系下，在所述干涉仪的出光处设立针孔，在采用瑞奇-康芒法测量当前子孔径的面形数据时，使所述干涉仪的出射光穿过所述针孔，并获取所述针孔的坐标；
在当前干涉仪坐标系下，固定所述针孔的位置不变，移走所述干涉仪，在所述干涉仪的位置，换上所述激光跟踪仪，使所述激光跟踪仪的出光处位于所述针孔位置；
调节所述激光跟踪仪出射光的方向，使所述激光跟踪仪的出射光穿过所述针孔，并经过所述待检平面镜和所述标准球面反射镜的反射，反射后的光线穿过所述针孔并被所述激光跟踪仪接收，得到光线反射的第一反射三角形，所述第一反射三角形的三个顶点分别为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点、所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点、经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点；其中，所述第一反射三角形的第一边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第二边为所述激光跟踪仪发出的光线的出射点与所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点的连线，所述第一反射三角形的第三边为所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与经所述待检平面镜反射后的光线与所述标准球面镜的交点的连线；
利用所述激光跟踪仪，获取所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和；
根据所述待检平面镜的位置坐标、所述待检平面镜的法线方向、所述针孔的坐标、以及所述第一反射三角形的所述第二边与所述第三边的长度之和，利用镜面反射原理，解算所述第一反射三角形，计算得到所述瑞奇角的角度值。
16.根据权利要求15所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述测量得到所述待检平面镜的位置坐标，以及所述待检平面镜的法线方向的具体方式为：
将所述目标反射器设置在所述待检平面镜的上方后，利用所述激光跟踪仪测量所述目标反射器的坐标，以及所述激光跟踪仪与所述目标反射器之间的空间距离；
调整所述激光跟踪仪出射光的角度，使所述激光跟踪仪的出射光经所述待检平面镜的反射后，被所述目标反射器接收，以构建光线反射的第二反射三角形，所述第二反射三角形的三个顶点分别为所述激光跟踪仪的激光出射点、所述目标反射器的位置、所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点，其中，所述激光跟踪仪的激光出射点与所述目标反射器的位置间的连线为第一边，所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与所述激光跟踪仪的激光出射点之间的连线为第二边，所述激光跟踪仪的出射光与所述待检平面镜的交点与所述目标反射器的位置间的连线为第三边，所述第一边的长度为所述激光跟踪仪与所述目标反射器之间的空间距离；
利用所述激光跟踪仪，测量得到所述第二反射三角形中所述第一边与所述第二边的夹角，以及所述第二边与所述第三边的长度之和；
根据所述目标反射器的坐标、所述第二反射三角形中所述第一边的长度、以及所述第二边与所述第三边的长度之和、所述第一边与所述第二边的夹角，利用镜面反射定理，计算出所述待检平面镜的位置坐标值，以及所述待检平面镜的法线方向。
17.根据权利要求16所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，测量所述目标反射器的坐标的方式为：
在所述目标反射器一侧设置第一辅助反射器，在所述目标反射器另一侧设置第二辅助反射器，且所述第一辅助反射器、所述第二辅助反射器、以及所述目标反射器位于同一直线上；
分别测量所述第一辅助反射器的位置坐标，以及所述第二辅助反射器的位置坐标；
根据所述第一辅助反射器的位置坐标以及所述第二辅助反射器的位置坐标，计算得到所述目标反射器的坐标。
18.根据权利要求11所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述待检平面镜的每个子孔径上设置有多个靶标，所述靶标不反光，在各个子孔径的面形数据中，所述靶标位置的数据为空白数据。
19.根据权利要求18所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述将各个子孔径的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的面形数据具体为：
将各个子孔径对应的所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接，得到所述待检测平面镜的镜面整体坐标系下的精度数据。
20.根据权利要求19所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接的方式为，将各个子孔径对应的所述镜面局部坐标系下的面形数据中的空白区域进行对准，以将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接。
21.根据权利要求20所述的平面镜面形检测方法，其特征在于，所述将各个所述镜面局部坐标系下的面形数据进行拼接的过程中，使不同子孔径交叠的各个区域的数据误差的总平方和最小，以减小转换子孔径过程导致的精度数据的误差；其中，不同子孔径交叠的各个区域的数据误差满足以下公式：
<mrow>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，P为子孔径平移误差，Tx、Ty为子孔径倾斜误差，Sx、Sy为子孔径错位误差，Eres为残差。
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