[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

本發明公開了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，補償器與離軸非球面鏡之間對準步驟，分析解算非對準檢測結果步驟，零位檢測對準步驟。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，得到非球面鏡各軸調節偏差值，按照此調節偏差值，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零位檢測對準，從而得到在對準狀態下非球面鏡的干涉檢測結果。保證后續非球面鏡的正確加工。

技術領域

本發明涉及光學檢測對準方法，特別是涉及一種基于補償器的離軸非球面鏡零位檢測對準方法。

背景技術

目前離軸非球面鏡越來越廣泛的應用于光學系統中，尤其是在離軸兩反、離軸三反系統中。離軸非球面鏡的應用可以有效的增大光學系統視場、提高光學系統質量。

對于離軸非球面鏡零位檢測，主要采取補償檢測方式，檢測時基于離軸非球面鏡參數，包括離軸量與頂點曲率半徑，非球面高次項系數等，設計相應的補償器或計算全息圖(CGH)補償元件，對非球面鏡進行零位檢測。

無論是補償器補償檢測還是計算全息圖補償檢測，均對檢測儀器、補償器、非球面鏡三者間對準精度有較高要求，三者間位置失調會致使檢測錯誤，誤導后續光學反射鏡的加工。檢測時需要對檢測儀器、補償器及離軸非球面鏡的位置關系進行嚴格約束，否則由于位置關系不準確會在檢測結果中引入額外的像差。目前，三者間的位置對準通常是拿鋼板尺檢測，測量精度無法保障。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對目前檢測儀器、補償器、非球面鏡三者間位置對準精度無法保障的缺點，提供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。

具體地，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。

優選地，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。

具體地，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。

具體地，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：