[发明专利]非接触式复杂光学面形高精度三维测量方法及测量装置

权利要求书

1.非接触式复杂光学面形高精度三维测量方法，其特征是，三维测量装置包括测量平台(1)、光谱共焦传感器(3)、三维平移台(2)、微型三光束干涉仪(4)和标准平面反射镜(5)；所述光谱共焦传感器(3)和微型三光束干涉仪(4)固定于三维平移台(2)上；所述三维平移台(2)和标准平面反射镜(5)固定在测量平台(1)上；该方法由以下步骤实现：

步骤一、使用自准直仪调整光谱共焦传感器(3)、微型三光束干涉仪(4)以及标准平面反射镜(5)指向，使所述光谱共焦传感器(3)、微型三光束干涉仪(4)和标准平面反射镜(5)同轴；

步骤二、将待测光学元件安装在测量平台(1)上，确定待测光学元件面形(6)的扫描点数量和扫描间距；对所述待测光学元件面形(6)的扫描点依次进行扫描，测量并记录每个扫描点的三维轮廓信息；对所有扫描点的三维轮廓信息进行多项式拟合，获得待测光学元件面形(6)的三维面形图；

具体测量过程为：

首先，在X-Y方向移动三维平移台(2)至待测光学元件面形(6)的起始扫描点，在Z方向移动三维平移台(2)，使光谱共焦传感器(3)定焦于所述起始扫描点，所述光谱共焦传感器(3)与起始扫描点的距离为d，微型三光束干涉仪(4)测量至标准平面反射镜(5)的距离，获得待测光学元件上起始扫描点的三维轮廓信息；

然后，在X-Y方向上将三维平移台(2)移至待测光学元件面形(6)的下一个扫描点，在Z方向移动三维平移台(2)，使光谱共焦传感器(3)定焦于对应的扫描点，保持光谱共焦传感器(3)与该对应扫描点的距离为d；微型三光束干涉仪(4)实时测量所述微型三光束干涉仪(4)至标准平面反射镜(5)的距离，获得该扫描点的三维轮廓信息，直到完成所有扫描点三维轮廓信息的测量；

最后，对所有扫描点的三维轮廓信息进行多项式拟合，获得待测光学元件面形的三维面形图。

2.根据权利要求1所述的非接触式复杂光学面形高精度三维测量方法，其特征在于，光谱共焦传感器作为零位监视器，测量精度为20nm。

3.根据权利要求1所述的非接触式复杂光学面形高精度三维测量方法，其特征在于，所述标准平面反射镜的表面镀有铝膜。

4.根据权利要求1所述的非接触式复杂光学面形高精度三维测量方法的装置，其特征在于，该装置包括测量平台(1)、光谱共焦传感器(3)、三维平移台(2)、微型三光束干涉仪(4)和标准平面反射镜(5)；所述光谱共焦传感器(3)和微型三光束干涉仪(4)固定于三维平移台(2)上；所述三维平移台(2)和标准平面反射镜(5)固定在测量平台(1)上。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测量平台(1)采用不锈钢气浮平台。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标准平面反射镜(5)的表面镀有铝膜。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光谱共焦传感器作为零位监视器，测量精度为20nm。