[發明專利]基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器及其工作方法

有效

• 申請號: 201911064429.6
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110779443B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張勇;張茜;倪季君;李燁平
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

1.一種基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器，被測的各子鏡鏡面安裝在支撐系統的桁架上，其特征在于，在被測拼接鏡面的子鏡拼縫上放置一個平晶或者球面透鏡，所述平晶或者球面透鏡前表面完全增透，其后表面按照一定的比例設置鍍膜，以控制其后表面的透過率和反射率；在所述被測拼接鏡面的子鏡和平晶或球面透鏡的另一側放置一個平行光源，該平行光源的光線經過半透半反棱鏡垂直入射到平晶或者球面透鏡后表面，一部分光束返回，另一部分光束繼續經過被測拼接子鏡表面再沿原路反射回來，兩束反射光之間有固定光程差，從而形成干涉條紋，經過半透半反棱鏡后進入顯微放大成像系統，在后接成像面用CCD或者CMOS探測器對條紋進行靶面高分辨接收和數字化成像，通過對高分辨條紋進行數字圖像處理和推導即可處理出相鄰子鏡的拼接誤差。

2.根據權利要求1所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器，其特征在于，所述被測拼接鏡面的子鏡是球面或者非球面被測鏡時，采用平晶獲得等厚干涉的同心圓形條紋；所述被測拼接鏡面的子鏡是平面或者是大曲率半徑球面透鏡時，則采用球面透鏡獲得等厚干涉的同心圓形條紋。

3.根據權利要求1所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器，其特征在于，

干涉邊緣傳感器的條紋的整體光強分布表示為：

r₀為平晶的半徑，R為被測鏡曲率半徑，λ為測試光波長,θ_x為相鄰拼接鏡面的旋轉誤差，θ_y為相鄰拼接鏡面的旋轉誤差，p為相鄰拼接鏡面的鏡面高低差，tan(θ_y)y+tan(θ_x)x+p為拼接誤差表達，x和y分別為平晶/被測鏡上坐標系直角坐標。

4.根據權利要求3所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器，其特征在于，當相鄰子鏡發生拼接誤差：傾斜誤差和活塞誤差，明暗相間的同心圓條紋，就會對應相鄰子鏡切分成兩部分，兩部分的各自同心圓弧條紋的圓心坐標(X,Y)、亮暗紋條紋半徑分布均有所不同；從左右圓弧條紋，通過圖像處理算法，按照條紋光強公式，根據光強分布分別擬合出左右兩個區的同心圓圓弧對應的上述拼接誤差：傾斜誤差和活塞誤差，標定出上述拼接誤差與圓心位置變化和條紋半徑變化的關系，后續每次測量通過條紋擬合出左右兩區的圓心位置和條紋半徑分布的差別，反推出傾斜誤差和活塞誤差。

5.根據權利要求1-4之一所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器，其特征在于，所述平晶或者球面透鏡后表面鍍膜反射率設置為38％反射和62％透射。

6.權利要求1所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器的工作方法，其特征在于，步驟如下：

(1).根據被測拼接鏡面子鏡的面型選擇不同的形成干涉條紋的器件；

(2).平行光源的光線經過半透半反棱鏡垂直入射到平晶或者球面透鏡后表面，一部分光束返回，另一部分光束繼續經過被測拼接子鏡表面再沿原路反射回來，兩束反射光之間有固定光程差，從而形成干涉條紋；

(3).所述的干涉條紋經過半透半反棱鏡后進入顯微放大成像系統，在后接成像面用CCD或者CMOS探測器對條紋進行靶面高分辨接收和數字化成像；

(4).通過對高分辨條紋進行數字圖像處理和推導處理出相鄰子鏡的拼接誤差。

7.根據權利要求6所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器的工作方法，其特征在于，步驟(1)所述的不同的形成干涉條紋的器件是指：所述被測拼接鏡面的子鏡是球面或者非球面被測鏡時，采用平晶獲得等厚干涉的同心圓形條紋；所述被測拼接鏡面的子鏡是平面或者是大曲率半徑球面透鏡時，則采用球面透鏡獲得等厚干涉的同心圓形條紋。

8.根據權利要求6或7所述的基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器的工作方法，其特征在于，干涉邊緣傳感器的條紋的整體光強分布表示為：

干涉邊緣傳感器的條紋的整體光強分布表示為：

r₀為平晶的半徑，R為被測鏡曲率半徑，λ為測試光波長,θ_x為相鄰拼接鏡面的旋轉誤差，θ_y為相鄰拼接鏡面的旋轉誤差，p為相鄰拼接鏡面的鏡面高低差，tan(θ_y)y+tan(θ_x)x+p為拼接誤差表達，x和y分別為平晶/被測鏡上坐標系直角坐標。