[發明專利]一種子孔徑拼接中系統誤差的修正方法

無效

• 申請號: 201110106489.7
• 申請日: 2011-04-27
• 公開（公告）號: CN102243068A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 王青;徐新華;陳磊;周游
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

技術領域

本發明屬于光學測量領域，特別是一種子孔徑拼接中系統誤差的修正方法。

背景技術

在大尺寸光學元件面形的拼接測量中，各個子孔徑是獨立調整與測量的，因此將引入不同的傾斜量，拼接即是將子孔徑準確定位，并消除傾斜量的差異。最常用的拼接方法重疊子孔徑法，以相鄰子孔徑之間的重疊區域求出其相對傾斜并消除之。在這個過程中，環境因素造成的干涉儀測量隨機誤差、采樣點陣錯位誤差、子孔徑定位誤差等，通常表現為封閉子孔徑循環拼接時的剩余誤差，對此已有多種誤差均化算法被提出，并已經取得良好的效果。

然而在面形測量中，各子孔徑采用數字波面干涉儀進行的是相對測量，因此參考平晶的誤差將不可避免的進入測試數據中，并作為系統誤差使得拼接誤差極大的上升。該系統誤差不能使用現有各種拼接誤差均化算法解決，必須使用附加測試來標定及修正。修正系統誤差需要對參考平晶進行面形的絕對檢驗，目前全面形的絕對檢驗方法復雜且與測量環境條件和干涉儀狀態密切相關，獲得的參考平晶面形數據魯棒性不好，不能作為基準結果用于長期的使用，更不能隨參考平晶用于另一臺干涉儀（如子孔徑掃描干涉儀）的測量過程中，這使得到目前為止還沒有提出修正系統誤差更好的方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種子孔徑拼接中系統誤差的修正方法，利用本方法可以有效的減小參考平晶面形誤差所引起的系統誤差的影響，提高子孔徑拼接波面的精度。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種子孔徑拼接中系統誤差的修正方法，包括以下步驟：

步驟1、利用三面四次互檢方法對參考平晶進行面形的絕對檢驗，從而獲得參考平晶在通過其中心的兩個垂直方向的線輪廓數據；該絕對檢驗可以使用子孔徑拼接干涉儀，也可以使用其他干涉儀進行測量，參考平晶在該測量過程中的方位與后續子孔徑測試過程中方位必須保持一致。

步驟2、對步驟1測得的線輪廓數據進行擬合，用Zernike多項式作為基底函數來構建系統誤差的修正波面，選取其中的低階項擬合出一個低階曲面作為系統誤差修正波面????????????????????????????????????????????????；

步驟3、對子孔徑測試波面進行系統誤差預修正，即在每個子孔徑測量時通過波面相減的方法，將實際測量獲得的子孔徑波面減去參考平晶的系統誤差修正波面，以獲得參考平晶系統誤差修正后的待拼接波面，即=-；

步驟4、對系統誤差修正后的待拼接波面進行拼接，得到被測元件的全口徑面形。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：本發明是首次提出參考平晶的面形誤差對子孔徑拼接的影響，利用本方法可以更有效的減小參考平晶面形誤差所引起的系統誤差的影響，提高子孔徑拼接波面的精度。而使用低階修正波面的擬合，增強了整個系統的魯棒性，使得僅對外界溫度敏感，在大尺寸光學元件面形的拼接測量中具有非常重要的意義。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明的子孔徑拼接中系統誤差的修正方法流程圖。

圖2是輔助平晶參與平面絕對檢驗示意圖。

圖3是未修正系統誤差的拼接波面二維圖。

圖4是未修正系統誤差的拼接誤差波面。

圖5是修正系統誤差后的拼接波面二維圖。

圖6是修正系統誤差后的拼接誤差波面。

具體實施方式

本發明主要是用來解決在用子孔徑拼接法檢測大口徑光學鏡面時的參考平晶面形誤差引起的系統誤差以及該系統誤差的放大問題。結合圖1，本發明是一種子孔徑拼接中系統誤差的修正方法，包括以下步驟：

步驟1、利用三面四次互檢方法對參考平晶進行面形的絕對檢驗，從而獲得參考平晶在通過其中心的兩個垂直方向的線輪廓數據；優選利用兩塊輔助平晶進行三面四次互檢的絕對檢驗。

如圖2所示，預先利用兩塊輔助平晶B、C對參考平晶A進行三面四次互檢的絕對檢驗，獲得在通過中心的兩個垂直方向的線輪廓數據。該絕對檢驗可以使用子孔徑拼接干涉儀，也可以使用其他干涉儀進行測量，參考平晶在該測量過程中的方位與后續子孔徑測試過程中方位必須保持一致。設三個平面的光學表面的誤差函數分別為，，，三次檢驗所測量得到的檢驗波前誤差函數分別為，，，如圖2的（1），（2），（3）所示，根據絕對檢驗的計算的測量公式有：

設x=0，通過上式可以計算得到y軸方向上的面形偏差，計算公式如下：