[发明专利]可调节干涉位置测试装置及其测试方法

说明书

一种可调节干涉位置测试装置和方法，包括干涉仪、微机电系统反射镜、分光镜、分光棱镜、位置传感器和计算机等。本发明可作复杂光学曲面的面形的测试头，可以保证比较广的测试范围，高测试精度以及更大的测试视场。

技术领域

本发明涉及干涉位置测试领域，具体是一种可调节干涉位置测试装置及其测试方法，特别是适用于光学元件复杂曲面的面形测试，可实现大口径复杂光学元件面形测试，其测试范围广，精度高，有较大的视场。

背景技术

光学元件复杂曲面在加工中需要反复进行加工迭代。目前在加工中的测试装备分为两类，接触式和非接触式。其中接触式的主要有轮廓仪和三坐标测量仪；非接触式的有干涉仪。这些设备的测试探头很难同时满足广测试范围，高测试精度和更大的视场从而满足光学元件复杂曲面的测试。

针对以上问题，本发明采用激光干涉的方式进行测试，从而保证测试精度，搭配分光棱镜和位移传感器来确定测试过程中的光线偏转，通过微机电系统反射镜调节保证光线能回到干涉仪，从而完成位置测试。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术不足，提出一种可调节干涉位置测试装置及方法，干涉仪、微机电系统反射镜、分光镜、分光棱镜、位置传感器、计算机等。本发明可作光学元件复杂曲面测试探头，在进行高精度测试的过程中，保证较大的测量范围和较大的视场。

本发明的原理是：

1、采用分光棱镜搭配位移传感器检测光线偏转：

检测光线偏转的部分由分光棱镜、位移传感器1#和位移传感器2#构成，如图1所示，假设系统已经校准(即对于位移传感器1#与位移传感器2#，X轴和Y轴的相对方向相同)。位移传感器1#、位移传感器2#距离分光棱镜距离差为D。对于位移传感器1#，测试光束距离参考光束的相对位置差为(X₁，Y₁)；对于位移传感器2#，测试光束距离参考光束的相对位置差为(X₂，Y₂)，光束的单位偏转向量如公式(5)所示；

2、采用微机电系统反射镜完成测试光线的调节，微机电系统反射镜可以沿着X轴和Y轴方向进行快速调节。从而满足测试的频率指标要求，在校准后，可以控制微机电系统反射镜分别沿着Y轴和X轴进行偏转，将测试光的偏转角调节至原来的位置；

3、采用干涉仪发出测试光束并接收，得到从而得到位移差，经过误差补偿，得到位置测试结果。

本发明使用微机电系统反射镜配合光线偏转探测部分可以在测试复杂面形过程中得到测试光的偏转并校正，设备控制和数据处理由计算机完成，在高精度和高范围的条件下得到位置测试结果。

本发明的技术解决方案如下：

一种可调节干涉位置测试装置，其特点在于，包括：激光干涉仪、分光镜、分光棱镜、计算机、位置传感器1#、位置传感器2#、微机电系统反射镜；

所述的分光镜的一面镀有增透膜，另一面镀有半透半反膜；

所述的激光干涉仪输出光经所述的分光镜的增透膜透射后，入射到所述的微机电系统反射镜，经该微机电系统反射镜反射后，射向待测试元件表面，经待测试元件表面反射后，沿原路返回，经微机电系统反射镜反射后入射到所述的分光镜，经该分光镜的半透半反膜分为反射光和透射光，所述的透射光由激光干涉仪接收，所述的反射光入射到分光棱镜，经该分光棱镜分为第二反射光和第二透射光，所述的第二反射光由位置传感器2#接收，所述的第二透射光由位置传感器1#接收；

所述的位置传感器2#与分光棱镜的间距和位置传感器1#与分光棱镜的间距不等；

所述的激光干涉仪的输出端与计算机输入端相连，所述的位置传感器1#的输出端和位置传感器2#的输出端分别与计算机的输入端相连，微机电系统反射镜输入端与计算机的输出端相连。