一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置與方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域與光學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置與方法；該裝置由光源、準(zhǔn)直鏡、反射鏡、以及反饋成像系統(tǒng)組成；該方法通過調(diào)整反射鏡，使反射光束回到反饋成像系統(tǒng)像面中心，再利用反射鏡上的角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝置來得到被測(cè)物表面的角度變化；由于本發(fā)明在傳統(tǒng)自準(zhǔn)直角度測(cè)量系統(tǒng)上增加了反射鏡，因此能夠避免被測(cè)物反射光偏離測(cè)量系統(tǒng)而導(dǎo)致無法測(cè)量的問題，進(jìn)而具有在相同工作距離下顯著增加自準(zhǔn)直工作范圍，或在相同自準(zhǔn)直工作范圍下顯著增加工作距離的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；此外，準(zhǔn)直鏡、反饋成像系統(tǒng)、反射鏡等的具體設(shè)計(jì)，使本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低的特點(diǎn)；同時(shí)具有很高的測(cè)量速度。
【專利說明】
一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域與光學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種高頻響大工作距自 準(zhǔn)直裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域、光學(xué)工程領(lǐng)域、尖端科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域和高端精密裝備制造領(lǐng) 域中，迫切需求在大工作距下進(jìn)行大工作范圍、高精度激光自準(zhǔn)直技術(shù)。它支撐著上述領(lǐng)域 技術(shù)與儀器裝備的發(fā)展。
[0003] 在精密測(cè)量技術(shù)與儀器領(lǐng)域，激光自準(zhǔn)直儀與圓光柵組合，可以進(jìn)行任意線角度 測(cè)量;激光自準(zhǔn)直技術(shù)與多面棱體組合，可以進(jìn)行面角度測(cè)量和圓分度測(cè)量;最大工作距離 從幾米至上百米;分辨力從0.1角秒至0.001角秒。
[0004] 在光學(xué)工程領(lǐng)域和尖端科學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，激光自準(zhǔn)直儀與兩維互為垂直的兩個(gè)圓光 柵組合，可以進(jìn)行空間角度的測(cè)量；由兩路激光自準(zhǔn)直儀組成位置基準(zhǔn)，可以進(jìn)行兩兩光軸 夾角或平行性的測(cè)量。角度工作范圍幾十角秒至幾十角分。
[0005] 在尖端科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置和高端精密裝備制造領(lǐng)域，采用激光自準(zhǔn)直儀可以測(cè)量尖端 科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置和高端精密裝備回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)的角回轉(zhuǎn)精度，測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)的空間直線 精度和兩兩運(yùn)動(dòng)基準(zhǔn)的平行度和垂直度。
[0006] 激光自準(zhǔn)直技術(shù)具有非接觸、測(cè)量精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在上述領(lǐng)域中具有廣 泛應(yīng)用。
[0007] 傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀如圖1所示，該系統(tǒng)包括光源1、透射式準(zhǔn)直鏡21、以及反饋成像系統(tǒng) 6;光源1出射的光束，經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡21準(zhǔn)直成平行光束后，入射到被測(cè)物5的反射面;從 被測(cè)物5反射面反射的光束，由反饋成像系統(tǒng)6采集成像。這種結(jié)構(gòu)下，只有從被測(cè)物5表面 反射的光束近原路返回，才能被反饋成像系統(tǒng)6采集成像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。這個(gè)近原路 返回的條件限制，使得該系統(tǒng)存在以下兩方面缺點(diǎn)：
[0008] 第一、被測(cè)對(duì)象5反射鏡面法線與激光自準(zhǔn)直儀光軸夾角的范圍不能太大，否則會(huì) 造成反射光束偏離激光自準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)的入瞳，進(jìn)而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直和微角度測(cè) 量；
[0009] 第二、被測(cè)對(duì)象5反射鏡面距離測(cè)量激光自準(zhǔn)直儀入瞳不能太遠(yuǎn)，否則只要反射光 軸與自準(zhǔn)直儀光軸偏離微小角度就會(huì)造成反射光束偏離激光自準(zhǔn)直儀光學(xué)系統(tǒng)的入瞳，進(jìn) 而導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)自準(zhǔn)直和微角度測(cè)量。
[0010] 以上兩個(gè)問題，使傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀器只能限定在小角度、小工作距離下使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀所存在的兩個(gè)問題，本發(fā)明公開了一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直 裝置與方法，同傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀相比，具有在相同工作距離下顯著增加自準(zhǔn)直工作范圍，或在 相同自準(zhǔn)直工作范圍下顯著增加工作距離的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0012] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，包括光源、透射式準(zhǔn)直鏡、反射鏡、以及反饋成 像系統(tǒng)，所述反射鏡上設(shè)置有角度調(diào)整測(cè)量裝置;光源出射的光束，經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直 成平行光束后，再由反射鏡反射，入射到被測(cè)物的表面;從被測(cè)物表面反射的光束，再經(jīng)過 反射鏡反射后，由反饋成像系統(tǒng)采集成像；
[0014] 所述反饋成像系統(tǒng)為以下兩種形式中的一種：
[0015] 第一、設(shè)置在光源與透射式準(zhǔn)直鏡之間，包括第一反饋分光鏡和設(shè)置在透射式準(zhǔn) 直鏡焦點(diǎn)處的圖像傳感器;從被測(cè)物表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡反射后，先后經(jīng)過透射 式準(zhǔn)直鏡透射、第一反饋分光鏡反射、由圖像傳感器采集成像;在被測(cè)物表面與光軸垂直的 條件下，圖像傳感器所成點(diǎn)像在像面中心位置；
[0016] 第二、設(shè)置在透射式準(zhǔn)直鏡與反射鏡之間，包括第一反饋分光鏡、第一反饋物鏡和 設(shè)置在透射式準(zhǔn)直鏡焦點(diǎn)處的圖像傳感器;從被測(cè)物表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡反射 后，先后經(jīng)過第一反饋分光鏡反射、第一反饋物鏡透射、由圖像傳感器采集成像;在被測(cè)物 表面與光軸垂直的條件下，圖像傳感器所成點(diǎn)像在像面中心位置；
[0017] 所述角度調(diào)整測(cè)量裝置包括設(shè)置在反射鏡上的角度調(diào)整裝置、角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝 置、以及萬向軸，角度調(diào)整裝置包括第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器;角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝置包括第一 反射鏡、第二反射鏡、對(duì)應(yīng)第一反射鏡位置的第一激光干涉儀、以及對(duì)應(yīng)第二反射鏡位置的 第二激光干涉儀;第一驅(qū)動(dòng)器、第一反射鏡、以及萬向軸在一條直線上，第二驅(qū)動(dòng)器、第二反 射鏡、以及萬向軸在一條直線上，并且第一驅(qū)動(dòng)器與萬向軸的連線垂直第二驅(qū)動(dòng)器與萬向 軸的連線。
[0018] 一種在上述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，包 括以下步驟：
[0019] 步驟a、點(diǎn)亮光源，圖像傳感器成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A X和A y;
[0020] 步驟b、利用第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)整反射鏡角度，使圖像傳感器所成點(diǎn)像回 到像面中心位置；
[0021] 步驟c、讀取第一激光干涉儀得到的位移變化A Xl，以及第二激光干涉儀得到的位 移變化A X2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡的角度變化A 0和Aq>，進(jìn)而得到被測(cè)物表面的角度變化A a和 其中，A0 = fl( Axl，Ax2)，A(p=r2(Axl，Ax2)，Aet=l3(M，A(p)和.Ap=；P.(A0,A(p):;fl、f2、 f3、f4表示4個(gè)函數(shù)。
[0022] 上述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，還包括波前探測(cè)系統(tǒng)和波前補(bǔ)償系統(tǒng)；
[0023] 所述波前探測(cè)系統(tǒng)包括波前探測(cè)分光鏡、以及空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器和反射鏡形變 波前探測(cè)器中的至少一個(gè);所述波前探測(cè)分光鏡設(shè)置在反射鏡與被測(cè)物之間，空氣擾動(dòng)波 前探測(cè)器設(shè)置在波前探測(cè)分光鏡的反射光路上，反射鏡形變波前探測(cè)器設(shè)置在反射鏡的二 次反射光路上；
[0024] 所述波前補(bǔ)償系統(tǒng)包括補(bǔ)償光源、補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡、以及透射式液晶空間光調(diào)制器;補(bǔ) 償光源出射的光束，經(jīng)過補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直成平行光束后，再由透射式液晶空間光調(diào)制器調(diào) 制，入射到波前探測(cè)分光鏡上。
[0025] 一種在上述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，要 求波前探測(cè)系統(tǒng)僅包括波前探測(cè)分光鏡和空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器；
[0026] 包括以下步驟：
[0027]步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0028]步驟b、點(diǎn)亮光源，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)；
[0029]步驟c、Gl=GA_GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化；
[0030]步驟d、按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源，補(bǔ)償空氣 擾動(dòng)；
[0031 ]步驟e、圖像傳感器成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y;
[0032]步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)整反射鏡角度，使圖像傳感器所成點(diǎn)像回 到像面中心位置；
[0033]步驟g、讀取第一激光干涉儀得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀得到的位 移變化A X2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡的角度變化A 0和Acp，進(jìn)而得到被測(cè)物表面的角度變化A a和 其中，A Q = fl( Axl，A x2)，Acp=-r2(Axl，Ax2)， Aa=G(AG，Zkp)和 Ap=r4(A(-)，Ao}:fl、f2、 f3、f4表示4個(gè)函數(shù)。
[0034] 一種在上述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，要 求波前探測(cè)系統(tǒng)僅包括波前探測(cè)分光鏡和反射鏡形變波前探測(cè)器；
[0035] 包括以下步驟：
[0036] 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0037] 步驟b、點(diǎn)亮光源，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 反射鏡形變波前探測(cè)器分別得到GC和GD兩組數(shù)據(jù)；
[0038]步驟c、G2=GC_GD，得到空氣擾動(dòng)和反射鏡形變共同造成的波前變化；
[0039] 步驟d、按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源，補(bǔ)償空氣 擾動(dòng)和反射鏡形變；
[0040] 步驟e、圖像傳感器成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y;
[0041] 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)整反射鏡角度，使圖像傳感器所成點(diǎn)像回 到像面中心位置；
[0042] 步驟g、讀取第一激光干涉儀得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀得到的位 移變化A X2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡的角度變化A 0和A(p，進(jìn)而得到被測(cè)物表面的角度變化A a和 其中，AQ = fl(Axl，Ax2)，Acp=f2(Axl，Ax2}, Aot=.G(A0，A(p.)和 A.p=f4(A0:，Aq)):; f 1、f2、 f3、f4表示4個(gè)函數(shù)。
[0043] 一種在上述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，要 求波前探測(cè)系統(tǒng)同時(shí)包括波前探測(cè)分光鏡、空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器和反射鏡形變波前探測(cè) 器；
[0044] 包括以下步驟：
[0045]步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0046]步驟b、點(diǎn)亮光源，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)，反射鏡形變波前探測(cè)器分別得到GC和GD兩 組數(shù)據(jù)；
[0047] 步驟c、G1 =GA-GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化;G2 = GC-GD，得到空氣擾動(dòng)和反 射鏡形變共同造成的波前變化;G=G2-G1，得到反射鏡形變?cè)斐傻牟ㄇ白兓?br>[0048] 步驟 d、
[0049] 按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源，補(bǔ)償空氣擾動(dòng)；
[0050] 或
[0051] 按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源，補(bǔ)償空氣擾動(dòng)和 反射鏡形變；
[0052] 或
[0053]按照f5(G)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源，補(bǔ)償反射鏡形變；
[0054] 步驟e、圖像傳感器成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y;
[0055] 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器和第二驅(qū)動(dòng)器調(diào)整反射鏡角度，使圖像傳感器所成點(diǎn)像回 到像面中心位置；
[0056] 步驟g、讀取第一激光干涉儀得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀得到的位 移變化A X2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡的角度變化A 0和Acp，進(jìn)而得到被測(cè)物表面的角度變化A a和 其中，AQ = fl( Axl，Ax2)，Aro=r2(Axl，Ax2)，Aot=G(A()，A(p)和Ap==r4(A9，A9};fl、f2、 f3、f4表示4個(gè)函數(shù)。
[0057] 有益效果：
[0058]同傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀相比，本發(fā)明增加了反射鏡以及設(shè)置在反射鏡上的角度調(diào)整測(cè)量 裝置，這種結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠在被測(cè)物入射光和反射光之間具有較大偏角或存在較大橫向位 移的情況下，通過角度調(diào)整測(cè)量裝置調(diào)整反射鏡姿態(tài)，確保反射光原路返回并被反饋成像 系統(tǒng)接收，進(jìn)而有效避免被測(cè)物反射光偏離測(cè)量系統(tǒng)而導(dǎo)致無法測(cè)量的問題，進(jìn)而使得本 發(fā)明具有在相同工作距離下顯著增加自準(zhǔn)直工作范圍，或在相同自準(zhǔn)直工作范圍下顯著增 加工作距離的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
[0059]除此之外，本發(fā)明還具有以下幾技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
[0060] 第一、選擇透射式準(zhǔn)直鏡，使本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，使用方便；
[0061] 第二、選擇圖像傳感器作為反饋成像系統(tǒng)中的成像器件，利用圖像傳感器面積大 的特點(diǎn)，確保在被測(cè)物反射光與入射光偏角較大的情況下，反射光仍能夠進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的 入瞳，不會(huì)超出接收范圍，再與反射鏡相配合，實(shí)現(xiàn)反射光快速實(shí)時(shí)回位補(bǔ)償，使得本發(fā)明 自準(zhǔn)直工作范圍或工作距離得到極大延展；
[0062]第三、選擇激光干涉儀作為角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝置，使得本發(fā)明能夠在高采樣頻率(最 高能達(dá)到2000Hz)下完成角度測(cè)量，即具有很高的測(cè)量速度;如果第一反射鏡和第二反射鏡 采用角錐棱鏡，還可以利用角錐棱鏡將入射光線偏轉(zhuǎn)180度返回的光學(xué)特性，使本發(fā)明的角 度測(cè)量范圍得到極大增強(qiáng)，即本發(fā)明具有很高測(cè)量速度的同時(shí)，還具有大角度量程的技術(shù) 優(yōu)勢(shì)；
[0063]第四、本發(fā)明還采用了以下技術(shù):第一驅(qū)動(dòng)器、第一反射鏡、以及萬向軸在一條直 線上，第二驅(qū)動(dòng)器、第二反射鏡、以及萬向軸在一條直線上，并且第一驅(qū)動(dòng)器與萬向軸的連 線垂直第二驅(qū)動(dòng)器與萬向軸的連線;這種兩條連線相互垂直的二維設(shè)置，使得不同連線方 向的數(shù)據(jù)互不干涉，無需解耦運(yùn)算，這樣能夠方便標(biāo)定，簡(jiǎn)化計(jì)算過程，提高測(cè)量速度。
【附圖說明】
[0064]圖1是傳統(tǒng)自準(zhǔn)直角度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]圖2是本發(fā)明高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置具體實(shí)施例一的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。 [0066]圖3是角度調(diào)整測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0067]圖4是本發(fā)明高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置具體實(shí)施例一的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。 [0068]圖5是本發(fā)明高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置具體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0069]圖6是本發(fā)明高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置具體實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0070]圖7是本發(fā)明高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置具體實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0071]圖中：1光源、21透射式準(zhǔn)直鏡、3反射鏡、4角度調(diào)整測(cè)量裝置、411第一驅(qū)動(dòng)器、412 第二驅(qū)動(dòng)器、425第一反射鏡、426第二反射鏡、427第一激光干涉儀、428第二激光干涉儀、43 萬向軸、5被測(cè)物、6反饋成像系統(tǒng)、61第一反饋分光鏡、63第一反饋物鏡、65圖像傳感器、7波 前探測(cè)系統(tǒng)、71波前探測(cè)分光鏡、72空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器、73反射鏡形變波前探測(cè)器、8波前 補(bǔ)償系統(tǒng)、81補(bǔ)償光源、82補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡、83透射式液晶空間光調(diào)制器。 具體實(shí)施例
[0072]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0073] 具體實(shí)施例一
[0074]本實(shí)施例是高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例。
[0075]本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。該自準(zhǔn)直裝置包 括光源1、透射式準(zhǔn)直鏡21、反射鏡3、以及反饋成像系統(tǒng)6,所述反射鏡3上設(shè)置有角度調(diào)整 測(cè)量裝置4;光源1出射的光束，經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡21準(zhǔn)直成平行光束后，再由反射鏡3反射， 入射到被測(cè)物5的表面;從被測(cè)物5表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡3反射后，由反饋成像系 統(tǒng)6采集成像；
[0076]所述反饋成像系統(tǒng)6設(shè)置在光源1與透射式準(zhǔn)直鏡21之間，包括第一反饋分光鏡61 和設(shè)置在透射式準(zhǔn)直鏡21焦點(diǎn)處的圖像傳感器65;從被測(cè)物5表面反射的光束，再經(jīng)過反射 鏡3反射后，先后經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡21透射、第一反饋分光鏡61反射、由圖像傳感器65采集 成像;在被測(cè)物5表面與光軸垂直的條件下，圖像傳感器65所成點(diǎn)像在像面中心位置；
[0077]所述角度調(diào)整測(cè)量裝置4包括設(shè)置在反射鏡3上的角度調(diào)整裝置、角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝 置、以及萬向軸43,角度調(diào)整裝置包括第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412;角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝置 包括第一反射鏡425、第二反射鏡426、對(duì)應(yīng)第一反射鏡425位置的第一激光干涉儀427、以及 對(duì)應(yīng)第二反射鏡426位置的第二激光干涉儀428;第一驅(qū)動(dòng)器411、第一反射鏡425、以及萬向 軸43在一條直線上，第二驅(qū)動(dòng)器412、第二反射鏡426、以及萬向軸43在一條直線上，并且第 一驅(qū)動(dòng)器411與萬向軸43的連線垂直第二驅(qū)動(dòng)器412與萬向軸43的連線;如圖3所示。
[0078]需要說明的是，在本實(shí)施例中，反饋成像系統(tǒng)6還可以選擇如下結(jié)構(gòu)：設(shè)置在透射 式準(zhǔn)直鏡21與反射鏡3之間，包括第一反饋分光鏡61、第一反饋物鏡63和設(shè)置在透射式準(zhǔn)直 鏡21焦點(diǎn)處的圖像傳感器65;從被測(cè)物5表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡3反射后，先后經(jīng)過 第一反饋分光鏡61反射、第一反饋物鏡63透射、由圖像傳感器65米集成像;在被測(cè)物5表面 與光軸垂直的條件下，圖像傳感器65所成點(diǎn)像在像面中心位置;如圖4所示。
[0079]具體實(shí)施例二
[0080]本實(shí)施例是高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例。
[0081] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。在具體實(shí)施例一 的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置還設(shè)置有波前探測(cè)系統(tǒng)7和波前補(bǔ)償系 統(tǒng)8;
[0082] 所述波前探測(cè)系統(tǒng)7包括波前探測(cè)分光鏡71和空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72;所述波前 探測(cè)分光鏡71設(shè)置在反射鏡3與被測(cè)物5之間，空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72設(shè)置在波前探測(cè)分光 鏡71的反射光路上，反射鏡形變波前探測(cè)器73設(shè)置在反射鏡3的二次反射光路上；
[0083]所述波前補(bǔ)償系統(tǒng)8包括補(bǔ)償光源81、補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82、以及透射式液晶空間光調(diào)制 器83;補(bǔ)償光源81出射的光束，經(jīng)過補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82準(zhǔn)直成平行光束后，再由透射式液晶空間 光調(diào)制器83調(diào)制，入射到波前探測(cè)分光鏡71上。
[0084] 具體實(shí)施例三
[0085]本實(shí)施例是高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例。
[0086] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。在具體實(shí)施例一 的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置還設(shè)置有波前探測(cè)系統(tǒng)7和波前補(bǔ)償系 統(tǒng)8;
[0087] 所述波前探測(cè)系統(tǒng)7包括波前探測(cè)分光鏡71和反射鏡形變波前探測(cè)器73;所述波 前探測(cè)分光鏡71設(shè)置在反射鏡3與被測(cè)物5之間，空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72設(shè)置在波前探測(cè)分 光鏡71的反射光路上，反射鏡形變波前探測(cè)器73設(shè)置在反射鏡3的二次反射光路上；
[0088]所述波前補(bǔ)償系統(tǒng)8包括補(bǔ)償光源81、補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82、以及透射式液晶空間光調(diào)制 器83;補(bǔ)償光源81出射的光束，經(jīng)過補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82準(zhǔn)直成平行光束后，再由透射式液晶空間 光調(diào)制器83調(diào)制，入射到波前探測(cè)分光鏡71上。
[0089]具體實(shí)施例四
[0090]本實(shí)施例是高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例。
[0091] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。在具體實(shí)施例一 的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置還設(shè)置有波前探測(cè)系統(tǒng)7和波前補(bǔ)償系 統(tǒng)8;
[0092] 所述波前探測(cè)系統(tǒng)7包括波前探測(cè)分光鏡71、空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72和反射鏡形 變波前探測(cè)器73;所述波前探測(cè)分光鏡71設(shè)置在反射鏡3與被測(cè)物5之間，空氣擾動(dòng)波前探 測(cè)器72設(shè)置在波前探測(cè)分光鏡71的反射光路上，反射鏡形變波前探測(cè)器73設(shè)置在反射鏡3 的二次反射光路上；
[0093]所述波前補(bǔ)償系統(tǒng)8包括補(bǔ)償光源81、補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82、以及透射式液晶空間光調(diào)制 器83;補(bǔ)償光源81出射的光束，經(jīng)過補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡82準(zhǔn)直成平行光束后，再由透射式液晶空間 光調(diào)制器83調(diào)制，入射到波前探測(cè)分光鏡71上。
[0094]對(duì)于以上自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例，還有以下三點(diǎn)需要說明：
[0095] 第一、所述角度調(diào)整裝置中的第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412,既可以選擇驅(qū)動(dòng) 速度較快的步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，又可以選擇驅(qū)動(dòng)精度較高的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，還 可以將步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器混合使用;本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù) 實(shí)際需要進(jìn)行合理選擇。
[0096] 第二、所述透射式準(zhǔn)直鏡21可以選擇二元光學(xué)透鏡，通普通光學(xué)透鏡相比，二元光 學(xué)透鏡更薄，有利于系統(tǒng)小型化，同時(shí)二元光學(xué)透鏡準(zhǔn)直性更好，有利于提高系統(tǒng)測(cè)量精 度。
[0097]第三、在以上所有自準(zhǔn)直裝置實(shí)施例中，角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝置都只包括兩對(duì)平面反 射鏡和激光干涉儀的組合，這種設(shè)計(jì)是默認(rèn)反射鏡3在工作過程中不產(chǎn)生平移而做出的；如 果考慮到反射鏡3在工作中產(chǎn)生平移而影響測(cè)量精度，可以在萬向軸43位置處放置第三對(duì) 平面反射鏡和激光干涉儀的組合，以抵消三個(gè)激光干涉儀產(chǎn)生的相同平移，確保測(cè)量精度。 [0098] 具體實(shí)施例五
[0099] 本實(shí)施例是在具體實(shí)施例一所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大 工作距自準(zhǔn)直方法實(shí)施例。
[0100] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，包括以下步驟：
[0101 ]步驟a、點(diǎn)亮光源1，圖像傳感器65成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A X和A y; [0102] 步驟b、利用第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412調(diào)整反射鏡3角度，使圖像傳感器65 所成點(diǎn)像回到像面中心位置；
[0103]步驟c、讀取第一激光干涉儀427得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀428得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡3的角度變化A 0和進(jìn)而得到被測(cè)物5表面的角度變 化 A a和 A 其中，A 0 = fl( A xl，A x2)，A(p=nZ(Axl，Ax2)，Aa=G(A9，Acp)和 Ap=「4(A9,A(p); fl、f 2、f 3、f 4表示4個(gè)函數(shù)。
[0104] 本發(fā)明的主創(chuàng)新點(diǎn)在于增加了反射鏡3以及設(shè)置在反射鏡3上的角度調(diào)整測(cè)量裝 置4,這種結(jié)構(gòu)能夠在被測(cè)物5入射光和反射光之間具有較大偏角或存在較大橫向位移的情 況下，通過角度調(diào)整測(cè)量裝置調(diào)4整反射鏡姿態(tài)，使反射光原路返回并被反饋成像系統(tǒng)6接 收，有效避免被測(cè)物反射光偏離測(cè)量系統(tǒng)而導(dǎo)致無法測(cè)量的問題。
[0105] 然而，反射鏡3的引入，其面型誤差會(huì)傳遞到最終結(jié)果中，降低系統(tǒng)的測(cè)量精度；同 時(shí)，工作距離的增加又使得反射鏡3與被測(cè)物5之間的空氣擾動(dòng)不可忽略，也會(huì)降低系統(tǒng)的 測(cè)量精度?？梢?，要想實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，就必須考慮到反射鏡3面型誤差以及反射鏡3與被測(cè) 物5之間空氣擾動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，為此，設(shè)計(jì)了具體實(shí)施例六、具體實(shí)施例七、以及具體 實(shí)施例八。
[0106] 具體實(shí)施例六
[0107] 本實(shí)施例是在具體實(shí)施例二所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大 工作距自準(zhǔn)直方法實(shí)施例。
[0108] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，包括以下步驟：
[0109] 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0110]步驟b、點(diǎn)亮光源1，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置 B，空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)；
[0111] 步驟c、Gl =GA-GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化；
[0112] 步驟d、按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器83參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源81，補(bǔ)償 空氣擾動(dòng)；
[0113] 步驟e、圖像傳感器65成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y;
[0114] 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412調(diào)整反射鏡3角度，使圖像傳感器65 所成點(diǎn)像回到像面中心位置；
[0115] 步驟g、讀取第一激光干涉儀427得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀428得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡3的角度變化A 0和Acp，進(jìn)而得到被測(cè)物5表面的角度變 化厶(1和厶0;其中，厶0 = ；^(厶叉1，厶叉2)，焱中=!2(趣1，么^2)，么〇=￡3.(雄，八中)和鄧=1、4(，風(fēng)八1())：； fl、f 2、f 3、f 4表示4個(gè)函數(shù)。
[0116] 在具體實(shí)施例二的裝置上實(shí)施本實(shí)施例的方法，能夠利用空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72 將空氣擾動(dòng)進(jìn)行分離，進(jìn)而利用波前補(bǔ)償系統(tǒng)8對(duì)空氣擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，最終實(shí)現(xiàn)無空氣擾動(dòng) 影響的高精度測(cè)量。
[0117] 具體實(shí)施例七
[0118]本實(shí)施例是在具體實(shí)施例三所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大 工作距自準(zhǔn)直方法實(shí)施例。
[0119]本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，包括以下步驟：
[0120]步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0121] 步驟b、點(diǎn)亮光源1，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置 B，反射鏡形變波前探測(cè)器73分別得到GC和GD兩組數(shù)據(jù)；
[0122] 步驟c、G2=GC_GD，得到空氣擾動(dòng)和反射鏡形變共同造成的波前變化；
[0123] 步驟d、按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器83參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源81，補(bǔ)償 空氣擾動(dòng)和反射鏡形變；
[0124] 步驟e、圖像傳感器65成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y;
[0125] 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412調(diào)整反射鏡3角度，使圖像傳感器65 所成點(diǎn)像回到像面中心位置；
[0126] 步驟g、讀取第一激光干涉儀427得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀428得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡3的角度變化A 0和Aq>，進(jìn)而得到被測(cè)物5表面的角度變 化 Aa 和 A0;其中，A0 = fl( Axl，Ax2)，A(p=r2(Axl"Ax2)，和 Ap=f4(A&，A(p); fl、f 2、f 3、f 4表示4個(gè)函數(shù)。
[0127] 在具體實(shí)施例三的裝置上實(shí)施本實(shí)施例的方法，能夠利用反射鏡形變波前探測(cè)器 73將空氣擾動(dòng)與反射鏡形變進(jìn)行整體分離，進(jìn)而利用波前補(bǔ)償系統(tǒng)8對(duì)空氣擾動(dòng)與反射鏡 形變進(jìn)行整體補(bǔ)償，最終實(shí)現(xiàn)無空氣擾動(dòng)和反射鏡形變影響的高精度測(cè)量。
[0128] 具體實(shí)施例八
[0129] 本實(shí)施例是在具體實(shí)施例四所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大 工作距自準(zhǔn)直方法實(shí)施例。
[0130] 本實(shí)施例的高頻響大工作距自準(zhǔn)直方法，包括以下步驟：
[0131] 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物；
[0132] 步驟b、點(diǎn)亮光源1，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置 B，空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)，反射鏡形變波前探測(cè)器73分別得到GC 和⑶兩組數(shù)據(jù)；
[0133] 步驟c、Gl=GA-GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化;G2 = GC-GD，得到空氣擾動(dòng)和反 射鏡形變共同造成的波前變化;G=G2-G1，得到反射鏡形變?cè)斐傻牟ㄇ白兓?br>[0134] 步驟 d、
[0135] 按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器83參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源81，補(bǔ)償空氣擾 動(dòng)；
[0136] 或
[0137] 按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器83參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源81，補(bǔ)償空氣擾 動(dòng)和反射鏡形變；
[0138] 或
[0139] 按照f5(G)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器83參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源81，補(bǔ)償反射鏡形 變；
[0140] 步驟e、圖像傳感器65成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置AX和Ay;
[0141] 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器411和第二驅(qū)動(dòng)器412調(diào)整反射鏡3角度，使圖像傳感器65 所成點(diǎn)像回到像面中心位置；
[0142] 步驟g、讀取第一激光干涉儀427得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀428得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡3的角度變化A 0和△(()，進(jìn)而得到被測(cè)物5表面的角度變 化厶(1和厶0;其中，厶0 = ；|；1(厶叉1，厶叉2)，厶(|1=12〇；^1，/^2),厶(<=1'3(/\9，八9}和厶[.]=1、4(八9，/1(卩)； fl、f 2、f 3、f 4表示4個(gè)函數(shù)。
[0143] 在具體實(shí)施例四的裝置上實(shí)施本實(shí)施例的方法，能夠利用空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器72 和反射鏡形變波前探測(cè)器73將空氣擾動(dòng)和反射鏡形變進(jìn)行單獨(dú)分離，進(jìn)而選擇性地對(duì)空氣 擾動(dòng)進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償、對(duì)反射鏡形變進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償、或?qū)諝鈹_動(dòng)與反射鏡形變進(jìn)行整體補(bǔ) 償，最終實(shí)現(xiàn)無空氣擾動(dòng)、或無反射鏡形變、或無空氣擾動(dòng)和反射鏡形變影響的高精度測(cè) 量。
[0144] 本實(shí)施例還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是將空氣擾動(dòng)和反射鏡形變單獨(dú)分離后，能對(duì)每一 部分對(duì)結(jié)果的影響大小進(jìn)行單獨(dú)評(píng)估，不僅能夠找出空氣擾動(dòng)和反射鏡形變中，誰(shuí)是影響 測(cè)量精度的主要矛盾，而且能夠?qū)Ψ瓷溏R變形進(jìn)行單獨(dú)評(píng)估，同時(shí)對(duì)反射鏡加工質(zhì)量進(jìn)行 有效評(píng)價(jià)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，其特征在于，包括光源（1)、透射式準(zhǔn)直鏡(21)、反 射鏡(3)、以及反饋成像系統(tǒng)(6)，所述反射鏡(3)上設(shè)置有角度調(diào)整測(cè)量裝置(4);光源（1) 出射的光束，經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡(21)準(zhǔn)直成平行光束后，再由反射鏡(3)反射，入射到被測(cè) 物(5)的表面;從被測(cè)物(5)表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡(3)反射后，由反饋成像系統(tǒng)(6) 米集成像； 所述反饋成像系統(tǒng)(6)為以下兩種形式中的一種： 第一、設(shè)置在光源（1)與透射式準(zhǔn)直鏡(21)之間，包括第一反饋分光鏡(61)和設(shè)置在透 射式準(zhǔn)直鏡（21)焦點(diǎn)處的圖像傳感器(65);從被測(cè)物（5)表面反射的光束，再經(jīng)過反射鏡 (3)反射后，先后經(jīng)過透射式準(zhǔn)直鏡（21)透射、第一反饋分光鏡（61)反射、由圖像傳感器 (65)采集成像;在被測(cè)物(5)表面與光軸垂直的條件下，圖像傳感器(65)所成點(diǎn)像在像面中 心位置； 第二、設(shè)置在透射式準(zhǔn)直鏡（21)與反射鏡(3)之間，包括第一反饋分光鏡(61)、第一反 饋物鏡(63)和設(shè)置在透射式準(zhǔn)直鏡(21)焦點(diǎn)處的圖像傳感器(65);從被測(cè)物(5)表面反射 的光束，再經(jīng)過反射鏡(3)反射后，先后經(jīng)過第一反饋分光鏡(61)反射、第一反饋物鏡(63) 透射、由圖像傳感器(65)采集成像;在被測(cè)物（5)表面與光軸垂直的條件下，圖像傳感器 (65)所成點(diǎn)像在像面中心位置； 所述角度調(diào)整測(cè)量裝置(4)包括設(shè)置在反射鏡(3)上的角度調(diào)整裝置、角度偏轉(zhuǎn)測(cè)量裝 置、以及萬向軸(43)，角度調(diào)整裝置包括第一驅(qū)動(dòng)器(411)和第二驅(qū)動(dòng)器(412);角度偏轉(zhuǎn)測(cè) 量裝置包括第一反射鏡(425)、第二反射鏡(426)、對(duì)應(yīng)第一反射鏡(425)位置的第一激光干 涉儀(427)、以及對(duì)應(yīng)第二反射鏡(426)位置的第二激光干涉儀(428);第一驅(qū)動(dòng)器(411)、第 一反射鏡(425)、以及萬向軸(43)在一條直線上，第二驅(qū)動(dòng)器(412)、第二反射鏡(426)、以及 萬向軸（43)在一條直線上，并且第一驅(qū)動(dòng)器（411)與萬向軸（43)的連線垂直第二驅(qū)動(dòng)器 (412)與萬向軸(43)的連線。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置，其特征在于，還包括波前探測(cè)系 統(tǒng)(7)和波前補(bǔ)償系統(tǒng)(8); 所述波前探測(cè)系統(tǒng)（7)包括波前探測(cè)分光鏡（71)、以及空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72)和反 射鏡形變波前探測(cè)器(73)中的至少一個(gè);所述波前探測(cè)分光鏡(71)設(shè)置在反射鏡(3)與被 測(cè)物(5)之間，空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72)設(shè)置在波前探測(cè)分光鏡(71)的反射光路上，反射鏡 形變波前探測(cè)器(73)設(shè)置在反射鏡(3)的二次反射光路上； 所述波前補(bǔ)償系統(tǒng)(8)包括補(bǔ)償光源(81)、補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡(82)、以及透射式液晶空間光調(diào) 制器(83);補(bǔ)償光源(81)出射的光束，經(jīng)過補(bǔ)償準(zhǔn)直鏡(82)準(zhǔn)直成平行光束后，再由透射式 液晶空間光調(diào)制器(83)調(diào)制，入射到波前探測(cè)分光鏡(71)上。3. -種在權(quán)利要求1所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直 方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟a、點(diǎn)亮光源（1)，圖像傳感器(65)成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y; 步驟b、利用第一驅(qū)動(dòng)器(411)和第二驅(qū)動(dòng)器(412)調(diào)整反射鏡(3)角度，使圖像傳感器 (65)所成點(diǎn)像回到像面中心位置； 步驟c、讀取第一激光干涉儀(427)得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀(428)得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡(3)的角度變化A 0和A(p.，進(jìn)而得到被測(cè)物(5)表面的角 度變化 Aa 和 A0;其中，A0 = fl(Axl, Ax2)，Aq>=:f2(Ax 1，Ax2)，A:a=G(AB.,A(p)和 Ap=f4(A0,Acp);fl、f2、f3、f4 表示 4 個(gè)函數(shù)。4. 一種在權(quán)利要求2所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直 方法，要求波前探測(cè)系統(tǒng)(7)僅包括波前探測(cè)分光鏡(71)和空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72); 其特征在于，包括以下步驟： 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物； 步驟b、點(diǎn)亮光源（1)，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72)分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)； 步驟c、G1 =GA-GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化； 步驟d、按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器(83)參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源(81)，補(bǔ)償 空氣擾動(dòng)； 步驟e、圖像傳感器(65)成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y; 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器(411)和第二驅(qū)動(dòng)器(412)調(diào)整反射鏡(3)角度，使圖像傳感器 (65)所成點(diǎn)像回到像面中心位置； 步驟g、讀取第一激光干涉儀(427)得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀(428)得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡(3)的角度變化A 0和Acp，進(jìn)而得到被測(cè)物(5)表面的角 度變化 Aa 和 A0;其中，A 0 = fl( Axl, Ax2)，A(p=丨 2(Ax 丨,Ax2)，Aa=G(M,A(p).和 Ap=f4(M，Aq>) 1、f 2、f 3、f 4表示 4個(gè)函數(shù)。5. -種在權(quán)利要求2所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直 方法，要求波前探測(cè)系統(tǒng)(7)僅包括波前探測(cè)分光鏡(71)和反射鏡形變波前探測(cè)器(73); 其特征在于，包括以下步驟： 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物； 步驟b、點(diǎn)亮光源（1)，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 反射鏡形變波前探測(cè)器(73)分別得到GC和GD兩組數(shù)據(jù)； 步驟c、G2 = GC-GD，得到空氣擾動(dòng)和反射鏡形變共同造成的波前變化； 步驟d、按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器(83)參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源(81)，補(bǔ)償 空氣擾動(dòng)和反射鏡形變； 步驟e、圖像傳感器(65)成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y; 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器(411)和第二驅(qū)動(dòng)器(412)調(diào)整反射鏡(3)角度，使圖像傳感器 (65)所成點(diǎn)像回到像面中心位置； 步驟g、讀取第一激光干涉儀(427)得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀(428)得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡(3)的角度變化A 0和△(?，進(jìn)而得到被測(cè)物(5)表面的角 度變化 Aa 和 A0;其中，A 0 = fl( Axl, Ax2)，A(p=r2(Ax I ,Ax2)，Aa=G(A9,A(p)和 Ap=r4(A(Vup):fl、f2、f3、f4 表示 4 個(gè)函數(shù)。6. -種在權(quán)利要求2所述高頻響大工作距自準(zhǔn)直裝置上實(shí)現(xiàn)的高頻響大工作距自準(zhǔn)直 方法，要求波前探測(cè)系統(tǒng)(7)同時(shí)包括波前探測(cè)分光鏡(71)、空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72)和反 射鏡形變波前探測(cè)器(73); 其特征在于，包括以下步驟： 步驟a、選取表面垂直于光軸方向的參考物； 步驟b、點(diǎn)亮光源（1)，將步驟a所選擇的參考物分別放置在工作位置A和近工作位置B， 空氣擾動(dòng)波前探測(cè)器(72)分別得到GA和GB兩組數(shù)據(jù)，反射鏡形變波前探測(cè)器(73)分別得到 GC和⑶兩組數(shù)據(jù)； 步驟c、G1 = GA-GB，得到空氣擾動(dòng)造成的波前變化;G2 = GC-GD，得到空氣擾動(dòng)和反射鏡 形變共同造成的波前變化;G=G2-G1，得到反射鏡形變?cè)斐傻牟ㄇ白兓? 步驟d、 按照f5(Gl)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器(83)參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源(81)，補(bǔ)償空氣擾 動(dòng)； 或 按照f5(G2)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器(83)參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源（81)，補(bǔ)償空氣擾 動(dòng)和反射鏡形變； 或 按照f5(G)調(diào)整透射式液晶空間光調(diào)制器(83)參數(shù)，點(diǎn)亮補(bǔ)償光源(81)，補(bǔ)償反射鏡形 變； 步驟e、圖像傳感器(65)成像，得到點(diǎn)像偏離像面中心位置A x和A y; 步驟f、利用第一驅(qū)動(dòng)器(411)和第二驅(qū)動(dòng)器(412)調(diào)整反射鏡(3)角度，使圖像傳感器 (65)所成點(diǎn)像回到像面中心位置； 步驟g、讀取第一激光干涉儀(427)得到的位移變化A xl，以及第二激光干涉儀(428)得 到的位移變化A x2,再轉(zhuǎn)換為反射鏡(3)的角度變化A 0和A(p，進(jìn)而得到被測(cè)物(5)表面的角 度變化 Aa 和 A0;其中，A0 = fl(Axl, Ax2)，Acp=l2(Ax 丨，Ax2)，zl?=G(A9，A(p)和 Ap=f4(Ae，A(p);n、f2、f3、f4表示 4個(gè)函數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK106052598SQ201610639134
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月7日 公開號(hào)201610639134.7, CN 106052598 A, CN 106052598A, CN 201610639134, CN-A-106052598, CN106052598 A, CN106052598A, CN201610639134, CN201610639134.7
【發(fā)明人】譚欣然, 王超, 譚久彬
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)