[發(fā)明專利]一種繞光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)誤差分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110383336.7
• 申請(qǐng)日: 2011-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN102494631A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯溪;宋偉紅;伍凡;吳永前;萬(wàn)勇建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李新華;顧煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種繞光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)誤差的分析方法，屬于先進(jìn)光學(xué)制造與檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件的面形精度要求不斷提高。斐索型相移干涉儀為目前高精度面形檢測(cè)的主要手段，而其檢測(cè)得到的被測(cè)光學(xué)元件面形誤差是相對(duì)于參考面的標(biāo)準(zhǔn)面形而言的，檢測(cè)精度受限于參考面的面形精度和系統(tǒng)誤差，而絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)則可以通過(guò)多次檢測(cè)數(shù)據(jù)的相互運(yùn)算處理去除系統(tǒng)誤差，得到不受參考面面形精度影響的被測(cè)光學(xué)元件的絕對(duì)面形，是提高面形檢測(cè)精度的有效手段。根據(jù)被測(cè)光學(xué)元件的面形不同，絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)可分為平面、球面和非球面絕對(duì)檢測(cè)。

平面絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)主要有三面互檢法(G?Schulz，J?Schwider，CHiller，B?Kicker，Establishing?an?Optical?Flatness，Standard?Applied?Optics.1971，10(4)：929～934；G?Schulz，J?Schwider.Precise?Measurement?of?Plainness.Applied?Optics.1967，6(6)：1077～1084)、奇偶函數(shù)法(Chiayu?Ai，James?C?Wyant，“Absolute?testing?of?flats?decomposed?to?even?and?odd?function”.SPIE.1992，1776：73～83)和旋轉(zhuǎn)平均法(Chris?J?Evans，Rovert?N.Kestner，“Test?optics?error?removal.Applied?Optics”.1996，35(7)：1015～1021)。三面互檢法是利用三面兩兩組合測(cè)量，計(jì)算出每個(gè)平面的絕對(duì)面形；奇偶函數(shù)法是在傳統(tǒng)三面互檢法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，除了傳統(tǒng)三面互檢法的三次測(cè)量外，還需要將其中一個(gè)平面轉(zhuǎn)45度、90度和180度。共六次測(cè)量。這種方法將波面分解為偶一奇、奇一偶、偶一偶、奇一奇函數(shù)項(xiàng)，再根據(jù)六次測(cè)量的結(jié)果分別求出這四項(xiàng)的值；旋轉(zhuǎn)平均法則是將被測(cè)平面做N次360/N度的旋轉(zhuǎn)測(cè)量，得到N次測(cè)量結(jié)果，通過(guò)計(jì)算可以消除系統(tǒng)的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱誤差。

球面絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)主要有三位置雙球面法(A?E?Jensen，“Absolute?calibration?method?for?laser?Twyman-Green?wave-front?testing?interferometers，”J.Opt.Soc.Am.63：1313A，1973.)、五位置雙球面法(L?A?Selberg，“Absolute?testing?of?spherical?surfaces，”O(jiān)ptical?Fabrication?and?Testing?Workshop，OSA?Technical?Digest?Series?13，181-184，1994.)和平移旋轉(zhuǎn)法(Hajime?Ichikawa，Takahiro?Yamamoto.“Apparatus?and?method?for?wavefront?absolute?calibration?and?method?of?synthesizing?wavefronts”，United?States?Patent，5982490[P]，1999)。三位置雙球面法的基本原理是利用被測(cè)球面在貓眼位置、共焦位置和180度共焦位置的三次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理得到被測(cè)球面的絕對(duì)面形；五位置雙球面法則在三位置法的基礎(chǔ)上增加了90度共焦位置和270度共焦位置的兩次測(cè)量；平移旋轉(zhuǎn)法需要被測(cè)光學(xué)元件在共焦位置的多次等角度旋轉(zhuǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)，外加一次共焦位置的共心平移測(cè)量數(shù)據(jù)，運(yùn)用這些數(shù)據(jù)分別解算出被測(cè)光學(xué)元件面形誤差的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和非對(duì)稱部分，合成這兩部分的計(jì)算結(jié)果即可得到被測(cè)光學(xué)元件的絕對(duì)面形誤差。

非球面絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)主要是雙計(jì)算全息法(Stephan?Reichelt，“Absolute?testing?of?aspheric?surfaces”.SPIE.2004，5252：252～263)，這種方法利用計(jì)算全息片分別工作在+1級(jí)和-1級(jí)衍射級(jí)次且分別旋轉(zhuǎn)180度時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合貓眼位置的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)去除系統(tǒng)誤差。