[發明專利]子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法

有效

• 申請號: 201210101164.4
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102620683A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王孝坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及光學檢測領域，具體涉及一種子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法。

背景技術

在光學系統和光學儀器中利用非球面元件能矯正像差，改善像質，而且可以減小光學系統的尺寸和重量，因此非球面元件正越來越多地被用于天文、空間光學、軍事國防、高科技民用等領域，而非球面元件的檢測也逐漸受到了關注。

子孔徑拼接是利用干涉儀小口徑的標準球面參考波前對大口徑非球面上各區域的相位進行逐次測量，通過子孔徑拼接算法可以獲得非球面全口徑的面形信息。子孔徑拼接技術拓寬了干涉儀測量非球面的橫向和縱向動態范圍，使干涉儀測量非球面的口徑和相對孔徑都有了很大的增加。此外，由于對小塊子孔徑區域測量所利用的干涉儀CCD象元面積與全口徑干涉測量所利用的干涉儀CCD象元面積是相同的，所以子孔徑測量能夠獲得非球面面形的中高頻段的信息。

由于子孔徑拼接法是利用標準球面波去檢測非球面，對于單個子孔徑相位數據的測量，需要干涉儀出射波前的曲率半徑與待測子孔徑區域的最接近球面半徑吻合，因此對拼接調整機構的定位精度和重復精度有很高的要求。但是在拼接測量過程中，干涉儀與待測非球面實際的相對位置關系與理論的相對位置關系肯定會存在偏差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法，該方法能很好的消除和補償子孔徑拼接測量過程中由于調整機構沒有對準所帶來的誤差，從而很好地完成對非球面的子孔徑拼接檢測。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：設定干涉儀，使其參考球波前的曲率半徑與待測非球面中心區域的最接近球面半徑吻合；

步驟二：調整干涉儀與待測非球面的相對位置關系，使干涉儀標準球面波前對準非球面待測區域；

步驟三：通過模式搜索誤差補償方法，消除標準球面檢測偏離量較大的待測非球面時產生的調整誤差；

步驟四：通過子孔徑拼接檢測技術，實現全口徑拼接檢測，得到精確的面型結果。

本發明的有益效果是：本發明利用模式搜索誤差補償方法可以很好的將由于拼接測量位置沒有對準帶來的調整誤差從測量的子孔徑相位數據中消除，從而很好地實現多個子孔徑的拼接，精確的完成非球面全口徑面形拼接檢測。

附圖說明

圖1本發明子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法子孔徑劃分圖。

圖2本發明子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法的流程圖。

圖3本發明子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法坐標系定義圖。

圖4本未對調整誤差進行尋優補償面形誤差分布圖。

圖5本發明子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法拼接后的面形分布。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

子孔徑拼接檢測非球面調整誤差補償方法，該方法包括如下步驟：

步驟一：設定干涉儀，使其參考球波前的曲率半徑與待測非球面中心區域的最接近球面半徑吻合，即測定中心基準子孔徑的相位分布；

步驟二：調整干涉儀與待測非球面的相對位置關系，使干涉儀標準球面波前對準非球面待測區域，即測定其他子孔徑的相位分布；

步驟三：通過模式搜索誤差補償方法，消除標準球面檢測偏離量較大的待測非球面時產生的調整誤差；

步驟四：通過子孔徑拼接檢測技術，實現全口徑拼接檢測，得到精確的面型結果。

為了驗證調整誤差補償方法數學模型的可行性，我們對一偏離量為64.1μm的離軸非球面進行了拼接檢測實驗。該非球面的通光口徑為230mm×141mm，頂點曲率半徑為-1358.8mm，二次曲面系數為-1.59，離軸量為-88.44mm。

待測非球面安置在四維調整機構上，可以精確調整非球面在X軸、Z軸方向上的平動以及沿X軸和Y軸方向的傾斜，干涉儀安裝在精密升降機構上，可以調節其在X方向上的平動，所有測試裝備都安放在氣浮防震平臺上，子孔徑劃分如圖1所示。

首先，調節好干涉儀，使其參考球面波前的曲率半徑與待測非球面中心區域(中心基準子孔徑0)的最接近球面半徑吻合。

調整待測非球面與干涉儀之間的相對位置，使干涉儀出射波前分別對準待測非球面上區域(子孔徑1)和下區域(子孔徑2)，并分別使子孔徑1和子孔徑2與基準子孔徑0有一定重疊區域。