CN110319788B - 可调节干涉位置测试装置及其测试方法 - Google Patents

可调节干涉位置测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

一种可调节干涉位置测试装置和方法，包括干涉仪、微机电***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。

Description

可调节干涉位置测试装置及其测试方法
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***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***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***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***反射镜完成测试光线的调节，微机电***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***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***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***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***反射镜，经该微机电***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***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***反射镜输入端与计算机的输出端相连。
所述的干涉仪为通用型高精度激光干涉仪，采用单频激光(工作波长：633±10nm)，测量范围：0～10m，光束直径：1～2mm，分辨率：1nm，测量精度：±0.5ppm；
所述的分光镜为两面分别镀膜的光学薄片(直径范围0.5～10mm，厚度0.1～1mm)，平行度小于2″，薄片两边分别镀有半透半反膜(混合偏振，透过率：50％±3％)和增透膜(混合偏振，透过率＞99.8％)；
所述的微机电***反射镜，可以完成光束的快速偏转，反应频率1～20kHz，反射镜直径0.5～5.0mm，机械转动范围-10°～10°；
所述的分光棱镜为偏振分光棱镜，尺寸5mm×5mm×5mm，面形PV＜1/4λ(λ＝632.8nm)，透过参数(Tp＞95％，Ts＜1％)，反射参数(Rs＞99％，Rp＜5％)；
所述的位置传感器为横向效应位置传感器，横向效应位置传感器的分辨率小于2μm；
所述的计算机包含与干涉仪，微机电***反射镜以及位置传感器的通讯接口以及与微机电***反射镜的控制接口。
根据所述的可调节干涉位置测试装置，其特征在于所述的测试光线可以根据分光棱镜和位置传感器的测试结果，通过微机电***反射镜进行调节，将返回光束调节回激光干涉仪接受部分，从而完成光学复杂曲面的测试。
所述的可调节干涉位置测试装置需要使用二维调整架(上下、左右量程＞10mm，分辨率＜0.001mm)、二维调整架(俯仰、倾斜量程＞5°，分辨率＜5″)、二维电动弧摆调节台(调节范围＞10°，单轴重复定位精度小于0.002°)、直尺(量程＞500mm，分辨率＜1mm)以及平面反射镜配合标定；
利用所述的可调节干涉位置测试装置进行光学元件复杂表面测试，特点在于该方法包括如下步骤：
1)将反射镜固定在二维电动弧摆调节台上，且该二维电动弧摆调节台与计算机相连，调节二维电动弧摆调节台，保证激光干涉仪(1)输出光依次经分光镜、微机电***反射镜和反射镜后，沿原路返回，并被激光干涉仪接收；
2)使用直尺测量位置传感器2#与分光棱镜距离及测量位置传感器1#与分光棱镜距离，并计算距离差D；
3)调整放置位移传感器1#的二维调整架，使该位移传感器1#接收的光斑位于位移传感器1#的中心，记录当前位置信号(Xo1，Yo1)；调整放置位移传感器2#的二维调整架，使该位移传感器2#接收的光斑位于位移传感器2#的中心，并记录当前位置信号(Xo2，Yo2)；
4)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的X轴方向转动θx，记录此刻位移传感器1#的当前位置信号与(Xo1，Yo1)的相对位置偏转信号(Xx1，Yx1)，记录位移传感器2#的当前位置与(Xo2，Yo2)的相对位置偏转信号(Xx2，Yx2)；
计算X轴单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000041
公式如下：
Figure GDA0003205228430000042
式中，
Figure GDA0003205228430000043
n次转动不同偏转角并分别计算单位偏转向量，且n≥3，由于单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000044
和θx关系如下所示，n组数据可以使用最小二乘法拟合得到X轴方向偏转系数(Ax，Bx，Cx)；
Ax·xx+Bx·yx+Cx·zx＝θx (2)
5)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的Y轴方向转动θy，记录此刻位移传感器1#当前位置与(Xo1，Yo1)的相对位置偏转信号(Xy1，Yy1)，记录此刻位移传感器2#当前位置与(Xo2，Yo2)的相对位置偏转信号(Xy2，Yy2)；
计算Y轴单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000045
公式如下：
Figure GDA0003205228430000046
式中，
Figure GDA0003205228430000047
n次转动不同偏转角并分别计算单位偏转向量，且n≥3，由于单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000048
和θy关系如下所示，n组数据可以使用最小二乘法拟合得到Y轴方向偏转系数(Ay，By，Cy)；
Ay·xy+By·yy+Cy·zy＝θy (4)
6)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的X轴和Y轴方向分别转动θx和θy，记录此刻位移传感器1#当前位置与(Xo1，Yo1)相对位置偏转信号(X1，Y1)，记录此刻位移传感器2#当前位置与(Xo2，Yo2)处相对位置偏转信号(X2，Y2)；
计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000049
公式如下：
Figure GDA00032052284300000410
式中，
Figure GDA00032052284300000411
7)使用计算机控制微机电***反射镜转动，使其先沿着微机电***反射镜的X轴方向转动
Figure GDA00032052284300000412
再沿着微机电***反射镜的Y轴方向转动
Figure GDA00032052284300000413
并记录此刻位移传感器1#相对位置偏转信号和此刻位移传感器2#的相对位置偏转信号，根据式(5)重新计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000051
直至
Figure GDA0003205228430000052
计算微机电***反射镜的单位转动向量
Figure GDA0003205228430000053
公式如下：
Figure GDA0003205228430000054
式中，
Figure GDA0003205228430000055
n次转动不同偏转角并分别计算单位转动向量，且n≥3，由于单位转动向量
Figure GDA0003205228430000056
和单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000057
关系如下式所示，式中E是调整系数矩阵，表示由单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000058
反算单位转动向量
Figure GDA0003205228430000059
所乘系数，用最小二乘法拟合得到调整系数矩阵E，
Figure GDA00032052284300000510
8)将反射镜移除光路，并在反射镜位置处放置待测试元件，使该待测试元件固定在二维调整架，且该待测试元件表面法线方向与所述的激光干涉仪的输出光方向相对，保证返回的光可以被激光干涉仪接收，记录位移传感器1#当前位置信号(Xeo1，Yeo1)，记录位移传感器2#当前位置信号(Xeo2，Yeo2)，测量待测试元件与位移传感器1#的光路距离K；
9)沿着测试方向移动待测试元件，计算机记录此刻位移传感器1#的当前位置信号与(Xeo1，Yeo1)的相对位置偏转信号(Xe1，Ye1)，记录位移传感器2#的当前位置与(Xeo2，Yeo2)的相对位置偏转信号(Xe2，Ye2)；
计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure GDA00032052284300000511
公式如下：
Figure GDA00032052284300000512
式中，
Figure GDA00032052284300000513
计算微机电***反射镜转动角度
Figure GDA00032052284300000514
和转动角度
Figure GDA00032052284300000515
公式如下：
Figure GDA00032052284300000516
10)计算机控制微机电***反射镜沿着X轴转动角度
Figure GDA00032052284300000517
沿着Y轴转动角度
Figure GDA00032052284300000518
并记录当前激光干涉仪测试的位移变化量ΔZ，根据公式(2)、公式(4)以及单位偏转向量
Figure GDA00032052284300000519
计算偏转角θx和θy；
11)根据待测试元件运动得到测试过程中待测试元件测试位置x0、y0，根据公式拟合得到实际测试点位置xr、yr，公式如下：
Figure GDA0003205228430000061
12)使用转动角度
Figure GDA0003205228430000062
对位移变化量ΔZ校准得到测试实际面形S，测试实际面形S与位移变化量ΔZ关系如下：
Figure GDA0003205228430000063
本发明专利的优点是：
本发明可对光学元件复杂曲面面形进行测试，该装置的测试范围广，测试精度高，视场大，可以满足光学加工中对光学元件复杂曲面面形进行测试。
附图说明
图1为可调节干涉位置测试装置的结构示意图；
图中：1-干涉仪；2-分光镜；3-分光棱镜；4-计算机；5-位置传感器1#；6-位置传感器2#；7-微机电***反射镜；
图2为安装过程结构示意图；
图中：8-标准反射镜；
图3为标定过程结构示意图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
参阅图1，图1为可调节干涉位置测试装置的结构示意图，如图可见，本发明可调节干涉位置测试装置，包括：激光干涉仪1、分光镜2、分光棱镜3、计算机4、位置传感器1#5、位置传感器2#6、微机电***反射镜7。所述的激光干涉仪1固定在二维调整架(俯仰、倾斜调整)，激光干涉仪1的输出端与计算机4输入端相连，测试时实时将激光干涉仪1测试的位置结果传输给计算机4；所述的分光镜2固定在二维调整架(俯仰、倾斜调整)；所述分光棱镜固定在二维调整架(俯仰、倾斜调整)；所述位置传感器1#和位置传感器2#分别固定在二位调整架(上下、左右调整)，位置传感器1#和位置传感器2#的输出端分别与计算机4的输入端相连，测试时实时将位置传感器1#和位置传感器2#接收光斑的位置结果传输给计算机4；微机电***反射镜7固定在二维调整架上，微机电***反射镜7输入端与计算机4的输出端相连，测试时计算机4实时将姿态调整信号传输给微机电***反射镜7。
采用上述测量装置测量光学元件复杂曲面面形的方法，包括以下步骤：
1)参见图2，在所述的激光干涉仪1测试光输出方向依次放置分光镜2、微电机***反射镜7以及反射镜8，分光镜2倾斜44°至46°放置，增透膜2(a)位于干涉仪一侧，半透半反膜2(b)位于电机***反射镜一侧，所述反射镜8固定在电动弧摆调节台上，激光干涉仪1的输出端和计算机4的输入端相连，微电机***反射镜7的输入端和计算机4的输出端相连，调整反射镜8固定的二维调整架，保证返回的光可以被激光干涉仪1接收；
2)参见图3，所述的半透半反膜2(b)的输出光的方向上，放置分光棱镜3，分光棱镜3的两个输出方向上分别放置位置传感器1#5和位置传感器2#6，使用直尺测量位置传感器2#6与分光棱镜3距离和测量位置传感器1#5与分光棱镜3距离，并计算距离差D；
3)参见图3，调整所述的位移传感器1#5固定的二维调整架，使得测试的光斑位于调整位移传感器1#5测试传感器中心，并记录当前位置信号(Xo1，Yo1)，同理调整位移传感器2#6固定的二维调整架，并记录当前位置信号(Xo2，Yo2)；
4)参见图3，所述的反射镜8固定的二维电动弧摆调节台沿着X轴方向转动θx，记录位移传感器1#5当前位置与(Xo1，Yo1)相对位置偏转(Xx1，Yx1)，记录位移传感器2#6当前位置与(Xo2，Yo2)处相对位置偏转(Xx2，Yx2)，根据公式(1)计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000071
3次转动不同偏转角θx1、θx2、θx3并分别计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000072
由于单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000073
和θx关系如公式(2)所示，使用最小二乘法拟合得到偏转系数(Ax，Bx，Cx)；
5)参见图3，所述的反射镜8固定的二维电动弧摆调节台沿着Y轴方向转动θy，记录位移传感器1#5当前位置与(Xo1，Yo1)相对位置偏转(Xy1，Yy1)，记录位移传感器2#6当前位置与(Xo2，Yo2)处相对位置偏转(Xy2，Yy2)，计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000074
根据公式(3)计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000075
3次转动不同偏转角θy1、θy2、θy3并分别计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000076
由于单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000077
和θy关系如公式(4)所示，使用最小二乘法拟合得到偏转系数(Ay，By，Cy)；
6)参见图3，所述的反射镜8固定的二维电动弧摆调节台沿着X轴和Y轴方向分别转动θx和θy。记录位移传感器1#5当前位置与(Xo1，Yo1)相对位置偏转(X1，Y1)，记录位移传感器2#6当前位置与(Xo2，Yo2)处相对位置偏转(X2，Y2)，根据公式(5)计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000081
所述的微机电***反射镜7先沿着X轴后沿着Y轴转动，并记录相对偏转位置并重新计算单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000082
直至
Figure GDA0003205228430000083
此时微机电***反射镜7沿着X轴转动角度
Figure GDA0003205228430000084
沿着Y轴转动角度
Figure GDA0003205228430000085
根据公式(6)计算微机电***反射镜7的单位转动向量
Figure GDA0003205228430000086
7)重复3次步骤6并得到3组单位转动向量
Figure GDA0003205228430000087
和单位偏转向量
Figure GDA0003205228430000088
Figure GDA0003205228430000089
根据公式(7)使用最小二乘法拟合，得到调整系数矩阵E；
8)参见图1，将所述反射镜8移除光路，并在反射镜8位置处放置测试元件表面，表面法线方向与输出测试光方向相对，测试元件固定的二维调整架，保证返回的光可以被激光干涉仪1接收，记录位移传感器1#5当前位置信号(Xeo1Yeo1)，记录位移传感器2#6当前位置信号(Xeo2，Yeo2)，测量测试元件与位移传感器1#5距离K；
9)沿着测试方向移动元件，计算机4记录此刻位移传感器1#5的当前位置信号与(Xeo1，Yeo1)的相对位置偏转信号(Xe1，Ye1)，记录位移传感器2#6的当前位置与(Xeo2，Yeo2)的相对位置偏转信号(Xe2，Ye2)，根据公式(8)计算单位偏转向量
Figure GDA00032052284300000810
根据公式(9)计算微机电***反射镜7转动角度
Figure GDA00032052284300000811
和转动角度
Figure GDA00032052284300000812
计算机4控制微机电***反射镜7沿着X轴转动角度
Figure GDA00032052284300000813
沿着Y轴转动角度
Figure GDA00032052284300000814
并记录当前激光干涉仪1测试的位移变化量ΔZ，根据公式(2)、公式(4)以及单位偏转向量
Figure GDA00032052284300000815
计算偏转角θx和θy；
10)参见图1，测试结束，根据元件运动和位移变化量ΔZ拟合元件面形，拟合过程中需要对测试点位置进行校准，实际坐标x、y与运动坐标x0、y0的关系如公式(10)所示；
11)参见图1，测试实际面形S是使用转动角度
Figure GDA00032052284300000816
对位移变化量ΔZ校准后结果。测试实际面形S与位移变化量ΔZ关系如公式(11)所示。
实验表明，本发明利用激光干涉原理，测试视场＜20°，测试范围＜1m，测试重复性＜100nm，精度＜0.1μm，实现了光学元件复杂曲面的面形测试。

Claims (1)

1.利用可调节干涉位置测试装置进行干涉位置的测量方法，该可调节干涉位置测试装置，包括：激光干涉仪(1)、分光镜(2)、分光棱镜(3)、计算机(4)、位置传感器1#(5)、位置传感器2#(6)、微机电***反射镜(7)；所述的分光镜(2)的一面镀有增透膜(2(a))，另一面镀有半透半反膜(2(b))；所述的激光干涉仪(1)输出光经所述的分光镜(2)的增透膜(2(a))透射后，入射到所述的微机电***反射镜(7)，经该微机电***反射镜(7)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***反射镜(7)反射后入射到所述的分光镜(2)，经该分光镜(2)的半透半反膜(2(b))分为反射光和透射光，所述的透射光由激光干涉仪(1)接收，所述的反射光入射到分光棱镜(3)，经该分光棱镜(3)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#(6)接收，所述的第二透射光由位置传感器1#(5)接收；所述的位置传感器2#(6)与分光棱镜(3)的间距和位置传感器1#(5)与分光棱镜(3)的间距不等；所述的激光干涉仪(1)的输出端与计算机(4)输入端相连，所述的位置传感器1#(5)的输出端和位置传感器2#(6)的输出端分别与计算机(4)的输入端相连，微机电***反射镜(7)输入端与计算机(4)的输出端相连；其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将反射镜(8)固定在二维电动弧摆调节台上，且该二维电动弧摆调节台与计算机(4)相连，调节二维电动弧摆调节台，保证激光干涉仪(1)输出光依次经分光镜(2)、微机电***反射镜(7)和反射镜(8)后，沿原路返回，并被激光干涉仪(1)接收；
2)使用直尺测量位置传感器2#(6)与分光棱镜(3)距离及测量位置传感器1#(5)与分光棱镜(3)距离，并计算距离差D；
3)调整放置位移传感器1#(5)的二维调整架，使该位移传感器1#(5)接收的光斑位于位移传感器1#(5)的中心，记录当前位置信号(Xo1，Yo1)；调整放置位移传感器2#(6)的二维调整架，使该位移传感器2#(6)接收的光斑位于位移传感器2#(6)的中心，并记录当前位置信号(Xo2，Yo2)；
4)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的X轴方向转动θx，记录此刻位移传感器1#(5)的当前位置信号与(Xo1，Yo1)的相对位置偏转信号(Xx1，Yx1)，记录位移传感器2#(6)的当前位置与(Xo2，Yo2)的相对位置偏转信号(Xx2，Yx2)；
计算X轴单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000021
公式如下：
Figure FDA0003205228420000022
式中，
Figure FDA0003205228420000023
n次转动不同偏转角并分别计算单位偏转向量，且n≥3，由于单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000024
和θx关系如下所示，n组数据可以使用最小二乘法拟合得到X轴方向偏转系数(Ax，Bx，Cx)；
Ax·xx+Bx·yx+Cx·zx＝θx (2)
5)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的Y轴方向转动θy，记录此刻位移传感器1#(5)当前位置与(Xo1，Yo1)的相对位置偏转信号(Xy1，Yy1)，记录此刻位移传感器2#(6)当前位置与(Xo2，Yo2)的相对位置偏转信号(Xy2，Yy2)；
计算Y轴单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000025
公式如下：
Figure FDA0003205228420000026
式中，
Figure FDA0003205228420000027
n次转动不同偏转角并分别计算单位偏转向量，且n≥3，由于单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000028
和θy关系如下所示，n组数据可以使用最小二乘法拟合得到Y轴方向偏转系数(Ay，By，Cy)；
Ay·xy+By·yy+Cy·zy＝θy (4)
6)转动二维电动弧摆调节台，使其沿着该二维电动弧摆调节台的X轴和Y轴方向分别转动θx和θy，记录此刻位移传感器1#(5)当前位置与(Xo1，Yo1)相对位置偏转信号(X1，Y1)，记录此刻位移传感器2#(6)当前位置与(Xo2，Yo2)处相对位置偏转信号(X2，Y2)；
计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000029
公式如下：
Figure FDA00032052284200000210
式中，
Figure FDA00032052284200000211
7)使用计算机(4)控制微机电***反射镜(7)转动，使其先沿着微机电***反射镜(7)的X轴方向转动
Figure FDA0003205228420000031
再沿着微机电***反射镜(7)的Y轴方向转动
Figure FDA0003205228420000032
并记录此刻位移传感器1#(5)相对位置偏转信号和此刻位移传感器2#(6)的相对位置偏转信号，根据式(5)重新计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000033
直至
Figure FDA0003205228420000034
计算微机电***反射镜(7)的单位转动向量
Figure FDA0003205228420000035
公式如下：
Figure FDA0003205228420000036
式中，
Figure FDA0003205228420000037
n次转动不同偏转角并分别计算单位转动向量，且n≥3，由于单位转动向量
Figure FDA0003205228420000038
和单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000039
关系如下式所示，式中E是调整系数矩阵，表示由单位偏转向量
Figure FDA00032052284200000310
反算单位转动向量
Figure FDA00032052284200000311
所乘系数，用最小二乘法拟合得到调整系数矩阵E，
Figure FDA00032052284200000312
8)将反射镜(8)移除光路，并在反射镜(8)位置处放置待测试元件，使该待测试元件固定在二维调整架，且该待测试元件表面法线方向与所述的激光干涉仪(1)的输出光方向相对，保证返回的光可以被激光干涉仪(1)接收，记录位移传感器1#(5)当前位置信号(Xeo1，Yeo1)，记录位移传感器2#(6)当前位置信号(Xeo2，Yeo2)，测量待测试元件与位移传感器1#(5)的光路距离K；
9)沿着测试方向移动待测试元件，计算机(4)记录此刻位移传感器1#(5)的当前位置信号与(Xeo1，Yeo1)的相对位置偏转信号(Xe1，Ye1)，记录位移传感器2#(6)的当前位置与(Xeo2，Yeo2)的相对位置偏转信号(Xe2，Ye2)；
计算X轴和Y轴单位偏转向量
Figure FDA00032052284200000313
公式如下：
Figure FDA00032052284200000314
式中，
Figure FDA00032052284200000315
计算微机电***反射镜(7)转动角度
Figure FDA00032052284200000316
和转动角度
Figure FDA00032052284200000317
公式如下：
Figure FDA00032052284200000318
10)计算机(4)控制微机电***反射镜(7)沿着X轴转动角度
Figure FDA00032052284200000319
沿着Y轴转动角度
Figure FDA00032052284200000320
并记录当前激光干涉仪(1)测试的位移变化量ΔZ，根据公式(2)、公式(4)以及单位偏转向量
Figure FDA0003205228420000041
计算偏转角θx和θy；
11)根据待测试元件运动得到测试过程中待测试元件测试位置x0、y0，根据公式拟合得到实际测试点位置xr、yr，公式如下：
Figure FDA0003205228420000042
12)使用转动角度
Figure FDA0003205228420000043
对位移变化量ΔZ校准得到测试实际面形S，测试实际面形S与位移变化量ΔZ关系如下：
Figure FDA0003205228420000044
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