[發明專利]一種基于補償器的離軸非球面鏡零位檢測對準方法

有效

• 申請號: 201710115494.1
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106907991B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 閆力松;姜永亮;李強;許偉才;王玉雷;胡海力;楊小威;李夢慶;蘭碩
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

1.一種基于補償器的離軸非球面鏡零位檢測對準方法，包括如下步驟，

檢測儀器與補償器之間對準步驟：按光路設計要求調節檢測儀器出射標準平面波與補償器間的位置關系，完成檢測儀器與補償器之間的位置對準；

補償器與離軸非球面鏡之間對準步驟：按光路設計要求調節補償器與離軸非球面鏡之間的位置關系，通過檢測儀器檢測得到非對準條件下的非對準檢測結果；

分析解算非對準檢測結果步驟：對非對準檢測結果進行分析解算，得到非球面鏡各軸調節偏差值；

零位檢測對準步驟：按照前一步驟分析解算所得非球面鏡各軸調節偏差值，進行非球面鏡位置調節，實現檢測儀器、補償器及非球面鏡間的對準；

所述檢測儀器與補償器之間對準步驟中的檢測儀器為干涉儀，所述補償器與離軸非球面鏡之間對準步驟中檢測得到非對準條件下的非對準檢測結果為干涉檢測圖；

所述分析解算非對準檢測結果步驟中，分析解算干涉檢測圖用最小二乘法完成離軸非球面鏡平移及傾斜方向上失調量的解算；

所述離軸非球面鏡為離軸二次曲面反射鏡，用最小二乘法對非對準檢測結果即干涉檢測圖進行離軸二次曲面反射鏡平移及傾斜方向上失調量的分析解算，得到離軸二次曲面反射鏡各軸調節偏差值；

所述用最小二乘法進行離軸二次曲面反射鏡平移及傾斜方向上失調量的解算步驟方法如下，

對于基于補償器的離軸非球面鏡零位檢測，被檢測離軸非球面鏡矢高變化與波相差關系：

其中WFE為波相差，δz為鏡面失調所引起的面形變化矢量，n為鏡面單位法向量，k和k’表示入射光和反射光的單位向量。

離軸二次曲面反射鏡失調所帶來的矢高誤差，如式(2)。

將矢高誤差作Taylor展開，得到：

忽略高階小量情況下，傾斜與彗差比例為：

其可以寫成偏心及傾斜兩部分疊加的形式：

式中下標dec代表偏心，式中下標tilt代表傾斜；

由像差項系數，將其寫作系數矩陣Z與失調量矩陣MisA相乘的形式，

當Z為非奇異矩陣時，也即該二次曲面不是球面時，方程有唯一解；

由式(7)可以得到，由檢測像差可以解算出失調量dx，dy，tx，ty。將檢測光路中非球面鏡按照該失調量數值進行調節，即可得到對準狀態下的干涉檢測圖樣的結果，

公式(1)～(7)中相關符號的物理意義如下：

δz-鏡面失調所引起的面形變化矢量；

n-鏡面單位法向量；

k-入射光的單位向量；

k’-反射光的單位向量；

c-頂點曲率；

κ-二次曲面常數；

ρ與θ分別表示鏡面一點在鏡面極坐標系中的極坐標分量；

d與φ分別表示鏡面一點由于偏心在鏡面極坐標系中的極坐標分量；

R-鏡面口徑；

dx，dy代表平移的失調量，tx，ty代表傾斜方向上的失調量；

Tilt-傾斜，Coma-慧差；

Tilt_x-x方向傾斜，Tilt_y-y方向傾斜，Coma_x-x方向慧差，Coma_y-y方向慧差。