[發(fā)明專利]結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910698151.1
• 申請(qǐng)日: 2019-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN110487205B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡搖;郝群;寧悅文;陶鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01B11/16
• 代理公司: 北京正陽理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明公開的結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量方法，屬于非球面測(cè)量領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法為：獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，利用獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)并加工部分補(bǔ)償透鏡與色散物鏡。根據(jù)部分補(bǔ)償透鏡和色散物鏡建立結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量系統(tǒng)。利用非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量系統(tǒng)獲得最佳補(bǔ)償位置變化。測(cè)量被測(cè)非球面與理想非球面之間的面形變化，并計(jì)算面形變化四次分量的系數(shù)。根據(jù)最佳補(bǔ)償位置距離變化方程和系數(shù)方程計(jì)算非球面的面形參數(shù)誤差，即實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面的面形參數(shù)誤差的測(cè)量。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、高精度的位移測(cè)量，在測(cè)量中無需移動(dòng)透鏡組的位置，具有操作簡(jiǎn)單、易于測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量方法，屬于非球面測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非球面的面形參數(shù)包括頂點(diǎn)曲率半徑和二次曲面常數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)共同決定了非球面的形狀特征，其中，頂點(diǎn)曲率半徑不僅影響非球面的輪廓，還決定了非球面的基本性質(zhì)，進(jìn)而影響光學(xué)系統(tǒng)的像差和成像質(zhì)量；而二次曲面常數(shù)是非球面的分類依據(jù)。精確測(cè)量面形參數(shù)誤差，對(duì)于光學(xué)非球面的加工和裝調(diào)非常重要。通常情況下，利用接觸法或非接觸法可以獲得被測(cè)面的面形輪廓，然后對(duì)面形輪廓直接進(jìn)行曲率擬合，可以得到被測(cè)面的面形參數(shù)。面形參數(shù)的測(cè)量值與標(biāo)稱值的差值，即為該非球面的面形參數(shù)誤差。

干涉法是一種通用的光學(xué)非球面面形測(cè)量方法，而部分補(bǔ)償干涉法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)加工難度低的優(yōu)點(diǎn)。在部分補(bǔ)償干涉系統(tǒng)中，準(zhǔn)直光經(jīng)過補(bǔ)償透鏡后，其波前與非球面并不是完全吻合的，因此，反射光再次經(jīng)過補(bǔ)償透鏡后，不再是準(zhǔn)直光。當(dāng)非準(zhǔn)直反射光與參考準(zhǔn)直光干涉時(shí)就會(huì)得到理想干涉條紋，實(shí)際條紋與理想干涉條紋的差異就反映了被測(cè)非球面的面形誤差。

部分補(bǔ)償干涉法是一種相對(duì)測(cè)量方法，可以直接測(cè)得被測(cè)非球面的面形誤差。但是，由于被測(cè)面和部分補(bǔ)償透鏡的相對(duì)位置無法確定，通過部分補(bǔ)償干涉法無法直接獲得被測(cè)非球面的面形參數(shù)誤差，這是目前需要解決的一大難題。

現(xiàn)已有的解決方法是結(jié)合激光差動(dòng)共焦對(duì)被測(cè)面和部分補(bǔ)償透鏡進(jìn)行定位，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測(cè)量，具有無需掃描裝置、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是在定位過程中需要移動(dòng)透鏡組的位置，增加了測(cè)量的不確定度和復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量法中定位被測(cè)面和部分補(bǔ)償透鏡的難題，本發(fā)明公開的結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差測(cè)量方法要解決的技術(shù)問題是：結(jié)合色散共焦定位確定被測(cè)面和部分補(bǔ)償透鏡相對(duì)位置，進(jìn)而提高測(cè)量非球面的面形參數(shù)誤差的測(cè)量精度。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸、高精度的位移測(cè)量，在測(cè)量中無需移動(dòng)透鏡組的位置，具有操作簡(jiǎn)單、易于測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明公開的結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)方法為，獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，利用獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)并加工部分補(bǔ)償透鏡與色散物鏡。根據(jù)部分補(bǔ)償透鏡和色散物鏡建立結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量系統(tǒng)。利用所述非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量系統(tǒng)獲得最佳補(bǔ)償位置變化。測(cè)量被測(cè)非球面與理想非球面之間的面形變化，并計(jì)算面形變化四次分量的系數(shù)。根據(jù)最佳補(bǔ)償位置距離變化方程和系數(shù)方程計(jì)算非球面的面形參數(shù)誤差，即實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面的面形參數(shù)誤差的測(cè)量。

本發(fā)明公開的結(jié)合色散共焦定位的非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，利用獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分補(bǔ)償透鏡，得到設(shè)計(jì)后的部分補(bǔ)償透鏡的設(shè)計(jì)參數(shù)，并構(gòu)建非球面參數(shù)誤差干涉測(cè)量系統(tǒng)模型。

步驟1.1：獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)。

獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)包括被測(cè)非球面的口徑、頂點(diǎn)曲率半徑、二次曲面常數(shù)和高次非球面系數(shù)。

步驟1.2：利用獲取被測(cè)非球面名義參數(shù)，結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分補(bǔ)償透鏡。