[发明专利]测量方法和测量装置

权利要求书

1.一种通过使用测量装置对测量目标表面的表面形状进行测量的测量方法，所述测量装置包含第一光学系统和第二光学系统，所述第一光学系统通过使用由光源发射的光照射包含非球面的所述测量目标表面，所述第二光学系统将从所述测量目标表面行进的光引导到具有检测表面的检测单元，所述方法包括：

第一步骤，在所述检测表面的共轭面上布置具有已知的非球面形状的基准表面，并且通过所述检测单元在所述检测表面上的各坐标处检测从所述基准表面行进的光的入射到所述检测表面上的角度；

第二步骤，在所述共轭面上布置所述测量目标表面，并且通过所述检测单元在所述检测表面上的各坐标处检测从所述测量目标表面行进的光的入射到所述检测表面上的角度；

第三步骤，通过使用坐标转换表将指示从所述测量目标表面行进的光入射到所述检测表面上的位置的所述检测表面上的坐标转换成所述测量目标表面上的坐标；

第四步骤，通过使用角度转换表将在所述检测表面上的各坐标处的在第一步骤中检测到的角度和在第二步骤中检测到的角度之间的角度差转换成与所述检测表面上的各坐标对应的所述测量目标表面上的多个相应坐标处的角度差；和

第五步骤，通过使用在第三步骤中已被转换成的所述测量目标表面上的坐标和在第四步骤中已被转换成的所述测量目标表面上的多个坐标处的角度差的积分计算获得所述测量目标表面的表面形状与已知的非球面形状之间的差分形状，并且将所述差分形状加到所述已知的非球面形状上以计算所述测量目标表面的表面形状。

2.根据权利要求1的方法，还包括创建坐标转换表的步骤，

创建坐标转换表的步骤包括以下的步骤：

将所述基准表面定位于相对于所述共轭面以已知量偏移或倾斜的各位置处，并且通过所述检测单元在所述检测表面上的各坐标处检测从所述基准表面行进的光在该光入射到所述检测表面上的各位置处的角度；和

在所述检测表面上的各坐标处获得所述测量目标表面上的这样的坐标：在所述坐标处在将所述基准表面定位于所述各位置之前和之后由所述检测单元检测到的角度的变化量与在将所述基准表面相对于所述共轭面偏移或倾斜已知量之前和之后的已知的非球面形状的变化量之间的比的方差落入允许范围内。

3.根据权利要求1的方法，还包括创建角度转换表的步骤，

创建角度转换表的步骤包括以下的步骤：

将所述基准表面定位于相对于所述共轭面以已知量偏移或倾斜的各位置处，并且通过所述检测单元在所述检测表面上的各坐标处检测从所述基准表面行进的光在该光入射到所述检测表面上的各位置处的角度；

通过使用所述坐标转换表将指示从所述基准表面行进的光入射到所述检测表面上的位置的所述检测表面上的坐标转换成所述基准表面上的坐标；以及

获得在将所述基准表面定位于所述各位置之前和之后由所述检测单元检测到的角度的变化量与在将所述基准表面相对于所述共轭面偏移或倾斜已知量之前和之后的在被转换成的所述基准表面上的坐标处的已知的非球面形状的变化量的2倍量之间的比。

4.根据权利要求1的方法，其中，对于从所述基准表面行进并且入射到所述检测表面的光的子午方向和矢弧方向中的每一个创建所述角度转换表。

5.根据权利要求1的方法，还包括获得当从所述基准表面行进的光在所述基准表面上的位置与在第一步骤中检测到的角度和在第二步骤中检测到的角度之间的角度差成比例地变化时的比例系数的步骤，

其中，在第三步骤中，通过使用所述坐标转换表和所述比例系数，将指示从所述测量目标表面行进的光入射到所述检测表面的位置的所述检测表面上的坐标转换成所述测量目标表面上的坐标。

6.根据权利要求1的方法，还包括创建坐标转换表的步骤，

创建坐标转换表的步骤包含以下的步骤：

当将所述基准表面定位于相对于所述共轭面以已知量偏移或倾斜的各位置处时，通过光线追踪在所述检测表面上的各坐标处获得从所述基准表面行进的光的在该光入射到所述检测表面上的各位置处的角度；和

在所述检测表面上的各坐标处获得所述测量目标表面上的这样的坐标：在所述坐标处在将所述基准表面定位于所述各位置之前和之后通过所述光线追踪获得的角度的变化量与在将所述基准表面相对于所述共轭面偏移或倾斜已知量之前和之后的已知的非球面形状的变化量之间的比的方差落入允许范围内。