[發明專利]一種繞光軸旋轉對準誤差分析方法

有效

• 申請號: 201110383336.7
• 申請日: 2011-11-26
• 公開（公告）號: CN102494631A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 侯溪;宋偉紅;伍凡;吳永前;萬勇建
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華;顧煒

1.一種繞光軸旋轉對準誤差分析方法，其特征在于包含以下步驟：

1)調整被測光學元件檢測裝置，使被測光學元件和參考面處于共焦位置，即二者的曲率中心點重合，此時檢測得到被測光學元件的面形數據W₁(x，y)，所述面形數據就是很多數據點的集合，每個數據點對應著被測光學元件上相應點相對于標準參考面形的誤差，單位為波長；

2)將測得的被測光學元件面形數據W₁(x，y)進行36項澤尼克條紋多項式擬合，得到W₁(x，y)＝a₁Z₁(x，y)+a₂Z₂(x，y)+a₃Z₃(x，y)+…+a₃₆Z.₃₆(x，y)，其中，(a₁，a₂，a₃，…，a₃₆)為各項擬合系數，Z₁(x，y)，Z₂(x，y)，Z₃(x，y)，…，Z₃₆(x，y)為各項澤尼克條紋多項式表達式；

3)將被測光學元件繞光軸旋轉180度，測得被測光學元件旋轉后的面形數據W₂(x，y)，其單位為波長；

4)將測得的被測光學元件面形數據W₂(x，y)進行36項澤尼克條紋多項式擬合，得到W₂(x，y)＝a′₁Z₁(x，y)+a′₂Z₂(x，y)+a′₃Z₃(x，y)+…+a′₃₆Z.₃₆(x，y)，其中，(a′₁，a′₂，a′₃，…，a′₃₆)為各項擬合系數；

5)將兩次擬合得到的旋轉對稱項即第i項多項式擬合系數對應相減，即|a_i-a′_i|，其中i＝n²，n＝2，3，4，…；

6)如果各項擬合系數|a_i-a′_i|差值均小于一定閾值，該閾值需要通過理論仿真確定，將第2步獲得的面形數據平移幾個像素，分析其擬合系數變化，然后根據實際精度要求控制，否則返回步驟1)，重新進行調整測量，直至重新確定的初始位置和旋轉180度位置測量數據的各旋轉對稱項項擬合系數差值滿足所設定的閾值條件；

7)然后，以180度位置為初始位置，返回步驟3)進行調整測量，此時被測光學元件旋轉角度為180/2＝90度，直至重新確定的初始位置和旋轉90度位置測量數據的各旋轉對稱項擬合系數差值滿足所設定的閾值條件；

8)按步驟(7)重復進行N次調整測量，每次調整測量的旋轉角度均為上一次的1/2，直至所有測量數據各旋轉對稱項擬合系數差值均滿足所設定的閾值條件，說明被測光學元件的中心旋轉軸已和光軸重合較好，繞光軸旋轉產生的偏心和傾斜誤差可忽略不計。

2.根據權利要求1所述的一種繞光軸旋轉對準誤差分析方法，其特征在于所述的在各旋轉角度位置檢測被測光學元件的步驟如下：

1)首先在初始位置對被測光學元件進行M次重復測量；

2)根據測得數據的PV和RMS值粗大誤差剔除原則萊以特準則，剔除這M次測量數據中的粗大誤差；

3)以剔除粗大誤差后的所有測量數據(M1)的平均結果作為該位置面形測量數據，繪制測量數據平均結果(數據平均次數為P，P＝1，2，…，M1)與測量數據(M1次平均結果)的殘差圖RMS值隨測量次數P變化的曲線圖；

4)當面形殘差圖RMS值隨測量次數變化的曲線斜率小于一定閾值(閾值可根據檢測精度大小可調)時，選取該測量次數(M2)作為接下來各旋轉角度位置處的總測量次數，即M值；

5)以剔除粗大誤差后的M1次測量數據的平均結果作為該位置處的面形測量數據；

6)如果變化曲線的斜率變化不滿足所要求的閾值，則增加初始測量次數M，重復以上測量過程。