【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学元件、系统或仪器领域的光学面形测量技术，具体涉及一种平面绝对面形波面干涉检测装置及其应用方法。
技术介绍
1、紫外光刻、同步辐射光源、自由电子激光光源、激光陀螺等高端光学系统对关键核心光学元件提出了纳米、亚纳米甚至皮米级面形精度加工和测量要求。作为光学元件面形最常用的面形检测手段，波面干涉测量方法是相对干涉仪镜头参考面的测量。通常，商用干涉仪镜头参考面的面形误差在15nm-30nm rms左右，无法满足纳米及以上面形精度的检测需求。通常的做法是采用绝对检测的方法将参考面面形标定出，并在测量结果中减去。
2、目前公开的平面绝对面形波面干涉检测方法有三平板法、双剪切平移法、旋转平移法等，其中三平板法理论上只能得到截线面形，双剪切平移法理论上无法得到正确的二阶项面形误差（ x2、 y2、 xy）、旋转平移法理论上无法得到正确的离焦项面形误差（ x2、 y2）。采用三平板法和旋转平移法组合的形式可以得到全要素的面形误差，然而三个镜头两两互检需要多次拆装镜头，装置复杂且难以保证拆装后镜头位置的一致性，精度也难以保证。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种平面绝对面形波面干涉检测装置及其应用方法，本专利技术旨在实现针对被测平面镜实现平面绝对面形波面干涉检测以保证对
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种平面绝对面形波面干涉检测装置，包括波面干涉仪、平面镜头、被测平面镜、转台、直线平移台、角度测量传感器、x向角度传感器反射镜、y向角度传感器反射镜；所述平面镜头安装于波面干涉仪上，所述被测平面镜安装在转台上，所述转台安装在直线平移台上，所述被测平面镜与平面镜头平行，所述转台的回转轴线与平面镜头垂直，所述直线平移台运动轴线与平面镜头平行且与波面干涉仪图像传感器的像素行平行，所述角度测量传感器出射光束与直线平移台运动轴线平行，所述x向角度传感器反射镜与角度测量传感器的出射光束垂直，所述y向角度传感器反射镜与x向角度传感器反射镜之间夹角为90度。
4、可选地，所述平面绝对面形波面干涉检测装置还包括控制模块，所述波面干涉仪、转台、直线平移台和角度测量传感器分别与控制模块相连。
5、可选地，所述控制模块还连接有通讯模块，且所述控制模块通过通讯模块与一上位机相连。
6、此外，本专利技术还提供一种前述平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，包括利用角度测量传感器测量x向角度传感器反射镜或y向角度传感器反射镜的角度，以确定直线平移台运动前后的偏航角度变化，包括：
7、s101，当所述转台和直线平移台位于指定的初始位置时，使用波面干涉仪和平面镜头对被测平面镜实施包括直线运动滚转角和直线运动直线度的面形测量得到结果d1(x,y)，并采用角度测量传感器测量x向角度传感器反射镜得到直线运动偏航角 α1；
8、s102，驱动直线平移台平移距离l1，该距离l1为干涉仪光电成像器件单像素对应的被测平面镜的尺寸的s1倍，s1为正整数，使用波面干涉仪和平面镜头对被测平面镜实施包括直线运动滚转角和直线运动直线度的面形测量得到结果d2(x,y)，并采用角度测量传感器测量x向角度传感器反射镜得到直线运动偏航角 α2；
9、s103，驱动直线平移台沿x轴平移距离−l1，使被测平面镜返回初始位置，并驱动转台绕转轴旋转90度，使用波面干涉仪和平面镜头对被测平面镜实施包括直线运动滚转角和直线运动直线度的面形测量得到结果d3(x,y)，并采用角度测量传感器测量y向角度传感器反射镜得到直线运动偏航角 α3；
10、s104，驱动直线平移台沿x轴平移距离l2，该距离l2为干涉仪光电成像器件单像素对应的被测平面镜的尺寸的s2倍，s2为正整数，且l1≠l2；使用波面干涉仪和平面镜头对被测平面镜实施包括直线运动滚转角和直线运动直线度的面形测量得到结果d4(x,y)，并采用角度测量传感器测量y向角度传感器反射镜得到直线运动偏航角 α4。
11、可选地，所述利用角度测量传感器测量x向角度传感器反射镜或y向角度传感器反射镜的角度，以确定直线平移台运动前后的偏航角度变化之后，还包括根据直线平移台运动前后的偏航角度变化基于平移旋转和角度监控的绝对检测以获得分离了参考面面形误差的被测平面镜绝对面形结果，包括：
12、s201，构建4次测量的结果d1～d4的测量结果面形矩阵与被测面面形矩阵、参考面面形矩阵、直线运动偏航角误差产生的像差矩阵、直线运动滚转角误差产生的像差矩阵、直线运动直线度误差产生的像差矩阵、直线运动偏航角、直线运动滚转角、直线运动直线度之间的方程，分别得到方程（f1）～（f4）：
13、，（f1）
14、，（f2）
15、，（f3）
16、，（f4）
17、其中，为参考面面形矩阵，参考面面形矩阵有ny行nx列，为在x方向偏移s1得到的结果，为在x方向偏移s2得到的结果，为被测面面形矩阵，被测面面形矩阵有ny行nx列，为逆时针旋转90度得到的矩阵，有nx行ny列， a1～ a4分别为第1～4次测量的直线运动偏航角系数，直线运动偏航角系数为标量，第i个直线运动偏航角系数 ai与第i次测量的直线运动偏航角 αi的关系为 ai=res×tan αi，res为每像素代表的尺寸， b1～ b4分别为第1～4次测量的直线运动滚转角系数，直线运动滚转角系数为标量， c1～ c4分别为第1～4次测量的直线运动直线度系数，直线运动直线度系数均为标量，为直线运动偏航角误差产生的像差矩阵，矩阵规模大小为ny×nx；为直线运动滚转角误差产生的像差矩阵，矩阵规模大小为ny×nx；为直线运动直线度误差产生的像差矩阵，矩阵规模大小为ny×nx；
18、s202，根据下式将方程（f1）等价转化为方程（f1'）：
19、，（f1'）
20、上式中，为在x方向偏移s1得到的结果，为在x方向偏移s1得到的结果；将方程（f3）本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种平面绝对面形波面干涉检测装置，其特征在于，包括波面干涉仪（1）、平面镜头（2）、被测平面镜（3）、转台（4）、直线平移台（5）、角度测量传感器（6）、X向角度传感器反射镜（7）、Y向角度传感器反射镜（8）；所述平面镜头（2）安装于波面干涉仪（1）上，所述被测平面镜（3）安装在转台（4）上，所述转台（4）安装在直线平移台（5）上，所述被测平面镜（3）与平面镜头（2）平行，所述转台（4）的回转轴线与平面镜头（2）垂直，所述直线平移台（5）运动轴线与平面镜头（2）平行且与波面干涉仪（1）图像传感器的像素行平行，所述角度测量传感器（6）出射光束与直线平移台（5）运动轴线平行，所述X向角度传感器反射镜（7）与角度测量传感器（6）的出射光束垂直，所述Y向角度传感器反射镜（8）与X向角度传感器反射镜（7）之间夹角为90度。
2.根据权利要求1所述的平面绝对面形波面干涉检测装置，其特征在于，所述平面绝对面形波面干涉检测装置还包括控制模块，所述波面干涉仪（1）、转台（4）、直线平移台（5）和角度测量传感器（6）分别与控制模块相连。
3.根据权利要求2所述的平面绝对面
4.一种权利要求1～3中任意一项所述的平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，其特征在于，包括利用角度测量传感器（6）测量X向角度传感器反射镜（7）或Y向角度传感器反射镜（8）的角度，以确定直线平移台（5）运动前后的偏航角度变化，包括：
5.根据权利要求4所述的平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，其特征在于，所述利用角度测量传感器（6）测量X向角度传感器反射镜（7）或Y向角度传感器反射镜（8）的角度，以确定直线平移台（5）运动前后的偏航角度变化之后，还包括根据直线平移台（5）运动前后的偏航角度变化基于平移旋转和角度监控的绝对检测以获得分离了参考面面形误差的被测平面镜绝对面形结果，包括：
6.根据权利要求5所述的平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，其特征在于，所述直线运动偏航角误差产生的像差矩阵、直线运动滚转角误差产生的像差矩阵、直线运动直线度误差产生的像差矩阵的函数表达式为：
7.根据权利要求5所述的平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，其特征在于，所述被测面面形矩阵R的函数表达式为：
8.一种平面绝对面形波面干涉检测装置的应用系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求4～7中任意一项所述平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法。
9.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求4～7中任意一项所述平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，其特征在于，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行权利要求4～7中任意一项所述平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法。
...【技术特征摘要】
1.一种平面绝对面形波面干涉检测装置，其特征在于，包括波面干涉仪（1）、平面镜头（2）、被测平面镜（3）、转台（4）、直线平移台（5）、角度测量传感器（6）、x向角度传感器反射镜（7）、y向角度传感器反射镜（8）；所述平面镜头（2）安装于波面干涉仪（1）上，所述被测平面镜（3）安装在转台（4）上，所述转台（4）安装在直线平移台（5）上，所述被测平面镜（3）与平面镜头（2）平行，所述转台（4）的回转轴线与平面镜头（2）垂直，所述直线平移台（5）运动轴线与平面镜头（2）平行且与波面干涉仪（1）图像传感器的像素行平行，所述角度测量传感器（6）出射光束与直线平移台（5）运动轴线平行，所述x向角度传感器反射镜（7）与角度测量传感器（6）的出射光束垂直，所述y向角度传感器反射镜（8）与x向角度传感器反射镜（7）之间夹角为90度。
2.根据权利要求1所述的平面绝对面形波面干涉检测装置，其特征在于，所述平面绝对面形波面干涉检测装置还包括控制模块，所述波面干涉仪（1）、转台（4）、直线平移台（5）和角度测量传感器（6）分别与控制模块相连。
3.根据权利要求2所述的平面绝对面形波面干涉检测装置，其特征在于，所述控制模块还连接有通讯模块，且所述控制模块通过通讯模块与一上位机相连。
4.一种权利要求1～3中任意一项所述的平面绝对面形波面干涉检测装置的应用方法，其特征在于，包括利用角度测量传感器（6）测量x向角度传感器反射镜（7）或y向角度传感器反射镜（8）的角度，以确定直线平移台（5）运动前后的偏航...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛帅，戴一帆，简浩鹏，彭小强，胡皓，刘勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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