[發明專利]一種混合補償式子孔徑拼接面形檢測方法

有效

• 申請號: 201710911290.9
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107782254B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王孝坤;張海東;薛棟林;張學軍
• 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: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;郭德忠

1.一種混合補償式子孔徑拼接面形檢測方法，其特征在于，采用干涉儀(1)、CGH補償器(3)、照明透鏡(4)對待測凸非球面反射鏡(5)的面形進行檢測，其中，球面標準鏡(2)放置在干涉儀(1)以及CGH補償器(3)之間，干涉儀(1)發出的光束經球面標準鏡(2)匯聚后入射到CGH補償器(3)上；照明透鏡(4)放置在CGH補償器(3)與待測凸非球面反射鏡(5)之間，透過CGH補償器(3)的光束入射到照明透鏡(4)上，經照明透鏡(4)匯聚后入射至待測凸非球面反射鏡(5)；

所述面形檢測方法包括如下步驟：

步驟1，根據待測凸非球面反射鏡(5)的面形數學方程，對待測凸非球面進行子孔徑規劃，得到中心子孔徑以及N個環帶子孔徑；對中心子孔徑以及各個不同環帶子孔徑分別設計對應的CGH補償器(3)；各個CGH補償器(3)補償后形成的發散的非球面波，均由同一個照明透鏡(4)實現匯聚；

其中，照明透鏡(4)的玻璃折射率、透鏡中心厚度、透鏡前后兩面的曲率半徑，根據待測凸非球面反射鏡的曲率半徑、口徑、二次曲面常數和高次項系數以及事先規劃的各光學元件的物理間距獲得；

步驟2，挑選滿足F#≤R#的球面標準鏡(2)；

其中F#＝f/D，f是球面標準鏡(2)的焦距，D是球面標準鏡(2)的口徑；R#＝r/d，r是干涉儀(1)焦點到CGH補償器(3)的距離，d是CGH補償器(3)的口徑；

步驟3，調整干涉儀(1)、中心子孔徑對應的CGH補償器(3)、照明透鏡(4)以及待測凸非球面反射鏡(5)的相對位置，使得干涉儀(1)出射的光束經CGH補償器和照明透鏡(4)零位補償后能夠沿法向入射到待測凸非球面反射鏡(5)的中心區域，光束經待測凸非球面反射鏡(5)反射后與干涉儀(1)標準鏡的參考波面形成干涉條紋，利用干涉條紋測定待測凸非球面反射鏡(5)中心子孔徑的相位信息；

中心子孔徑對應的CGH補償器(3)更換為環帶子孔徑對應的CGH補償器(3)以及球面標準鏡(2)，調整各光學元件的相對位置關系，同時將待測凸非球面反射鏡(5)調整至對應環帶子孔徑位置，使得干涉儀(1)出射的光束經CGH補償器和照明透鏡(4)零位補償后能夠沿法向入射到待測凸非球面反射鏡(5)的環帶子孔徑區域，光束經待測凸非球面反射鏡(5)反射后與干涉儀(1)標準鏡的參考波面形成干涉條紋，利用干涉條紋測定待測凸非球面反射鏡(5)環帶子孔徑的相位信息；

更換不同環帶子孔徑對應的CGH補償器(3)以及球面標準鏡(2)，采用上述干涉條紋測定方式分別對不同環帶各個子孔徑進行面形檢測，直至獲得所有環帶各個子孔徑的相位信息；

對于同一環帶各個子孔徑，保持待測凸非球面反射鏡(5)俯仰角不變，將待測凸非球面反射鏡(5)原位轉動一周，得到同一環帶各個子孔徑的相位信息；

步驟4，利用子孔徑拼接方式將步驟3得到的所有子孔徑的信息進行拼接，得到待測凸非球面反射鏡全口徑面形分布，完成待測凸非球面反射鏡(5)的面形檢測。

2.如權利要求1所述的一種混合補償式子孔徑拼接面形檢測方法，其特征在于，照明透鏡(4)通過子孔徑拼接檢測法進行面形檢測后進行誤差校準；照明透鏡(4)的曲率半徑以及中心厚度以及CGH補償器(3)的中心厚度以及平行度經過標定處理。

3.如權利要求1所述的一種混合補償式子孔徑拼接面形檢測方法，其特征在于，選擇待測凸非球面反射鏡(5)的任一子孔徑作為基準子孔徑，利用最小二乘法，基于步驟3得到的所有子孔徑的相位信息，使得子孔徑所有重疊區域相位差的平方和值為最小，得到其他各子孔徑相對基準子孔徑的最佳拼接因子，通過最佳拼接因子把所有子孔徑的相位信息校正統一到相同的基準上；然后采用最小二乘擬合，剔去系統調整誤差，獲得待測凸非球面反射鏡全口徑面形分布。

4.如權利要求3所述的一種混合補償式子孔徑拼接面形檢測方法，其特征在于，所述基準子孔徑為中心子孔徑。