[發(fā)明專利]采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法

有效

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• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102927930A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王孝坤;閆力松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)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(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種檢測大口徑反射鏡，具體涉及超大口徑平面反射鏡面形誤差的檢測方法。?

背景技術(shù)

隨著空間光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大口徑反射鏡正越來越多的被用于各種光學(xué)系統(tǒng)中。且隨著光學(xué)系統(tǒng)分辨率指標(biāo)的不斷提高，要求大口徑反射鏡的面形精度優(yōu)于1/50λrms(λ＝632.8nm)。?

大口徑反射鏡的加工過程主要包括銑磨、研磨和拋光三個階段。對于銑磨和研磨過程的反射鏡可以利用三坐標(biāo)或者輪廓儀對其面形進(jìn)行接觸式測量，通過數(shù)據(jù)分析可以獲得光學(xué)面形的分布信息，從而為其進(jìn)一步加工提供依據(jù)和保障。對于反射鏡拋光和最終階段的面形測量，接觸式測量將不再適用，因為其測量精度一般只能達(dá)到1/3λrms，此外在該階段利用接觸式測量將會給鏡面帶來一定的劃痕。?

由于干涉檢驗具有高分辨、高精度、高靈敏度、重復(fù)性好等優(yōu)點，因此該技術(shù)已成為大口徑反射鏡拋光和最終階段面形檢測最為常用的方法。以往一般利用瑞奇康芒法實現(xiàn)對大口徑平面反射鏡的干涉檢測，該方法的瑞奇角產(chǎn)生檢測圖像壓縮，使得被測平面的面形誤差與球面本身的像散混合在一起，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；同時大口徑反射鏡在檢測系統(tǒng)的光瞳面上發(fā)生變形，使鏡面面形誤差與系統(tǒng)出瞳光程差之間的對應(yīng)關(guān)系變得復(fù)雜，隨瑞奇角的不同而不同，導(dǎo)致檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)處理變得十分復(fù)雜。此外，瑞奇康芒法需要大口徑的輔助球面鏡，輔助球面鏡的口徑一般為待測大口徑反射鏡鏡面尺寸的1.2-1.3倍，大口徑、高精度的球面反射鏡的制造相當(dāng)困難，因此，大口徑平面反射鏡的瑞奇康芒法檢測很難實現(xiàn)。?

利用小口徑干涉儀逐次對大口徑反射鏡的各區(qū)域進(jìn)行相位測量，利用子孔徑拼接可以完成對大口徑反射鏡全口徑的面形檢測，但是對于大口徑尤其是超大口徑的平面鏡的拼接測量，子孔徑的數(shù)目需要幾百個甚至上千個，這將帶來很多的誤差累積且測試時間很長、受環(huán)境的影響很大，使該方法實現(xiàn)存在很多?的困難，如圖1所示，以Φ2m?口徑的超大口徑反射鏡為例，利用目前常規(guī)的口徑為Φ100mm的Zygo數(shù)字干涉儀進(jìn)行拼接測量需要1261個子孔徑。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有由于采用子孔徑拼接方法對大口徑尤其是超大口徑的平面鏡拼接測量時需要幾百甚至上千個，導(dǎo)致誤差累積且測試時間長的問題，提供一種采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法。?

采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)：?

步驟一、干涉儀由射的標(biāo)準(zhǔn)球面波經(jīng)大口徑平行光管后轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)平面波，在所述平面波的出射光瞳處放置高精度的標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡，通過精確調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡與大口徑平行光管的位置，使大口徑平行光管出射的平面波經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡后被干涉儀接收，所述干涉儀測得大口徑平行光管的像差分布數(shù)據(jù)；?

步驟二、采用待測大口徑反射鏡替換步驟一中高精度的標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡，所述干涉儀出射的標(biāo)準(zhǔn)球面波經(jīng)過大口徑平行光管后轉(zhuǎn)化為大口徑的平面波，調(diào)整大口徑的平面波的出射光瞳與待測大口徑反射鏡的相對位置，使出射的平面波逐次入射到待測大口徑反射鏡的各子孔徑區(qū)域后返回干涉儀；采用干涉儀測得的數(shù)據(jù)減去步驟一測得的大口徑平行光管的像差分布數(shù)據(jù)；獲得待測大口徑反射鏡的各子孔徑區(qū)域的相位分布數(shù)據(jù)；?

步驟三、計算機提取干涉儀測量獲得的待測大口徑反射鏡的各子孔徑相位分布數(shù)據(jù)，并對各子孔徑的相位分布數(shù)據(jù)采用三角剖分和全局優(yōu)化的拼接算法獲得待測大口徑反射鏡全口徑的面形誤差。?

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法采用大口徑平行光管，采用Φ1m?口徑的平行光管進(jìn)行拼接檢測Φ2m?口徑的超大口徑反射鏡，僅需9個子孔徑；運用拼接干涉計量技術(shù)高精度的完成對超大口徑反射鏡的面形檢測，測試成本低、效率高。?

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中2m?口徑的超大口徑反射鏡數(shù)字干涉儀進(jìn)行拼接的示意圖；?

圖2為本發(fā)明所述的采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方?法拼接2m?口徑的超大口徑反射鏡的拼接示意圖；?

圖3為本發(fā)明所述的采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖4為本發(fā)明所述的采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法中平行光管標(biāo)定裝置示意圖；?

圖5為本發(fā)明所述的采用平行光管拼接檢測超大口徑反射鏡面形誤差的方法的流程圖。?

圖中，1、干涉儀，2、大口徑平行光管，3、大口徑反射鏡，4、第一調(diào)整機構(gòu)，5、第二調(diào)整機構(gòu)，6、標(biāo)準(zhǔn)平面反射鏡。?

具體實施方式