[發明專利]大口徑光學元件面形拼接檢測方法及設備

在審

• 申請號: 201911063054.1
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN110966954A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 王孝坤;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;G01M11/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 孔祥貴

本發明公開一種大口徑光學元件面形拼接檢測方法，包括步驟：根據待測光學元件的光學參數將待測光學元件劃分成多個拼接的子孔徑，并規劃子孔徑分布和拼接測量軌跡；激光干涉儀按照拼接測量軌跡依次測量全部子孔徑，并獲取各個子孔徑的相位分布；確定基準子孔徑，通過計算得出各子孔徑相對于基準子孔徑的最佳拼接因子；通過最佳拼接因子，將全部子孔徑的相位分布數據校正統一到相同的基準上，以獲得待測光學元件的全口徑面形分布。將待測的大口徑光學元件劃分成多個子孔徑，通過拼接的方式得出全口徑面形分布，適用于不同類型的大口徑光學元件，作為通用的檢測方法與設備，提高適用性與檢測精確度。本發明還公開一種應用上述方法的檢測設備。

技術領域

本發明涉及光學元件檢測領域，特別是涉及一種大口徑光學元件面形拼接檢測方法。此外，本發明還涉及一種大口徑光學元件面形拼接檢測設備。

背景技術

隨著天文學、空間探測技術、先進光學儀器的發展，以及各方面需求的不斷推進，大口徑光學元件已經成為這些領域起支撐作用的關鍵部件之一，并且對光學元件的口徑要求越來越大，精度要求越來越高。

為了保證元件精度，大口徑光學元件檢測技術是高精度加工的依據和保證，由于干涉檢驗具有高分辨、高精度、高靈敏度、重復性好等優點，因此該技術已成為大口徑光學元件拋光和最終階段面形檢測最常用的方法。

但是利用小口徑的干涉儀無法完成對大口徑的平面、大口徑凸球面的全口徑檢測，對于非球面的檢測更需要定制專門的補償元件，因此缺乏一種通用的大口徑光學元件面形檢測的方法和設備。

發明內容

本發明的目的是提供一種大口徑光學元件面形拼接檢測方法，將面形劃分為多個子孔徑，通過拼接的方式得出全口徑面形分布，適用于不同類型的大口徑光學元件，作為通用的檢測方法。本發明的另一目的是提供一種應用上述方法的大口徑光學元件面形拼接檢測設備。

為解決上述技術問題，本發明提供一種大口徑光學元件面形拼接檢測方法，包括步驟：

根據待測光學元件的光學參數將待測光學元件劃分成多個拼接的子孔徑，并規劃所述子孔徑分布和拼接測量軌跡；

移動定位待測光學元件，通過計算得出待測光學元件的失調量，根據所述失調量移動調整激光干涉儀，使其自動對準各所述子孔徑；

所述激光干涉儀按照所述拼接測量軌跡依次測量全部所述子孔徑，并獲取各個所述子孔徑的相位分布；

確定基準子孔徑，通過計算得出各所述子孔徑相對于所述基準子孔徑的最佳拼接因子；

通過所述最佳拼接因子，將全部所述子孔徑的所述相位分布數據校正統一到相同的基準上，以獲得待測光學元件的全口徑面形分布。

優選地，相鄰所述子孔徑的重疊區域大于其自身面積的四分之一，圓形口徑的待測光學元件的多個所述子孔徑采用同心拼接，矩形口徑的待測光學元件的多個所述子孔徑采用平行拼接。

優選地，所述規劃所述子孔徑分布和拼接測量軌跡后還包括：

若待測光學元件為大口徑大偏離量的凸非球面，根據其光學參數設計補償元件，計算全息和補償透鏡設計為零位補償，光楔設計為部分補償，擴大各個所述子孔徑的尺寸。

優選地，所述通過計算得出待測光學元件的失調量包括：

若待測光學元件為大口徑平面和經過零位補償后的非球面子孔徑，通過下述公式計算得出干涉檢驗中調整量誤差引起的波像差：

若待測光學元件為大口徑球面，通過下述公式計算得出干涉檢驗中調整量誤差引起的波像差：

若待測光學元件為非球面直接拼接或部分補償后的子孔徑，通過下述公式計算得出干涉檢驗中調整量誤差引起的波像差：