[發(fā)明專利]高空間分辨率子孔徑拼接方法

無效

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• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103791854A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 楊飛;安其昌;趙宏超;蘇燕芹;郭鵬
• 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: 陶尊新

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于小孔徑角干涉儀、高精度六維運動平臺的超高空間分辨率子孔徑拼接方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發(fā)展，大口徑光學系統(tǒng)在天文光學、空間光學、地基空間目標探測與識別等高技術領域得到了越來越廣泛的應用，其表面面形的檢測與評價直接影響著其制造精度與成像質(zhì)量。但是對于大口徑的光學元件，原來的整鏡檢測技術已經(jīng)不能適應需要。

子孔徑拼接技術是一種以低成本、高分辨率檢測大口徑光學元件的有效手段。當被測平面光學元件尺寸超過干涉儀口徑，或者檢測非球面所產(chǎn)生的干涉條紋密度大于CCD空間分辨率，利用小口徑干涉儀每次僅檢測整個光學元件的一部分區(qū)域(子孔徑)，待完成全孔徑測量后，再使用適當?shù)乃惴ā捌唇印本涂傻玫饺讖矫嫘涡畔ⅰ?/p>

拼接技術可以分為相關拼接與非相關拼接。相關拼接技術的基本思想是在拼接區(qū)提取相關信息并將多次測量結果拼接起來，得到被測物體的全部信息，進而得到面形評價指標。這種方法雖然降低了對于測量儀器的要求，但是不僅增加了解算成本而且拼接誤差與拼接順序以及重疊區(qū)域大小都有復雜的關系，這給實際的工程應用帶來很大的不便；非相關拼接是利用面形數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性，忽略一些非相關的因素，直接得到面形評價指標的方法，其算法時空效率高，同時由于非相關拼接多在頻域完成，由系統(tǒng)的定位誤差帶來的低頻擾動也很好去除。

時域分析已廣泛應用于各種中小口徑的反射鏡面形分析之中，其主要特點為需要全部的時域信息，同時信息元素之間的相對位置關系也要求較為嚴格，同時只能在一個尺度上給出評價；但是對于大口徑的反射鏡，這種評價方法就具有一定的局限性，首先，因為大口徑反射鏡在制造時多使用小尺寸磨削工具，會產(chǎn)生子孔徑尺度或中空間頻率(mid-spatialfrequencies)上的不規(guī)則性，尤其是對于非球面和自由面加工，局部磨削的光滑性依賴于工具造成的影響分布的均勻性，以及保壓時間的控制程度。其次，大口徑反射鏡一般采用多點支撐，支撐點數(shù)越多，越容易產(chǎn)生中空間頻率誤差。中空間頻率產(chǎn)生了不規(guī)則性（波紋），它們比光學元件的口徑小幾倍，但是又大于精密的表面結構，即鏡面的表面粗糙度，這種中頻誤差是傳統(tǒng)基于時域的評價方法難以反映的。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種高空間分辨率子孔徑拼接方法，滿足超高精度的大口徑面型檢測。

高空間分辨率子孔徑拼接方法，該方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、將干涉儀與高精度六維運動臺固定，利用補償鏡頭將干涉儀發(fā)出的平面波變?yōu)榇郎y表面對應的波形；

步驟二、驅(qū)動Stewart平臺帶動小孔徑角的鏡頭圍繞待測表面的零像差點進行轉動，獲得待測表面的子孔徑位置以及波像差數(shù)據(jù)；

步驟三、對步驟二獲得的子孔徑位置及波前數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)待測表面的子孔徑拼接；通過獲得的子孔徑的波前擬合待測表面整體波前的Zernike系數(shù)，實現(xiàn)去除子孔徑的低階像差；利用周期圖法從子孔徑得到整體待測表面的功率譜，并利用功率譜得到鏡面的斜率均方根；

具體過程為：利用二維功率譜及功率譜頻域平均半徑，將二維功率譜坍陷為一維形式：

ρ‾i=1NiΣNi-1Niρl]]>