【技术实现步骤摘要】
一种光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法及装置
本专利技术涉及光电检测的
,尤其涉及一种光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法,以及对应的光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量装置。
技术介绍
科学技术不断进步,光学系统的精度和成像质量要求也越来越高,包含非球面光学元件的光学系统,对于球差、彗差、场曲等像差能够进行消除,并且能减少光能损失,而非球面元件的测量也成为了光学系统设计制造的重点,其检测技术的种类也越来越多。这些方法大致可归纳为接触式测量以及非接触式测量两种。接触式检测法通常需要测头接触被测光学元件表面,这样容易将光学元件划伤,并且也不能对全口径面形进行一次性测量,精度较低、速度较慢。针对接触式测量的许多不足之处,研究人员开始将非接触检测手段应用到光学元件表面面形的测量当中,目前广泛应用的非接触式测量方法主要分为结构光三维测量法和干涉测量法等。干涉测量是一种高精度的光学元件面形测量方法,适用于加工精磨阶段和成品光学元件的质量检测。随着国防工业与光学尖端科技的不断进步,各类光学设备对元件的要求逐渐严格。目前,无论是在球面还是非球面的成品光学元件检测中,利用干涉测量法都能得到精度极高的检测结果。然而在加工过程中,对于部分非球面,由于其面形的复杂性,无论是成型阶段还是最终抛光阶段,都需要复杂的轨迹规划和去除量配合,在毛坯边缘容易残留凹凸随机的局部陡度面形误差。因此,对该面形误差的测量反馈精度将直接决定补偿加工的效率和最终的精度。当待测面局部面形误差较大时,干涉法会因为干涉条纹密度过高出现无 ...
【技术保护点】
1.一种光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法,其特征在于:其包括以下步骤:/n(1)利用激光干涉仪主机、补偿镜完成被测镜全口径面形误差的测量,得到全口径面形误差分布Φ(x,y),其中,局部陡度面形误差区域由于干涉条纹过于密集,无法得到有效测量数据,标记该测量数据缺失区域为Σ;/n(2)在上述区域Σ对应的光路中插入双光楔补偿器,利用双光楔补偿器调节架调整包括轴向和两个正交横向位置在内的三维坐标(x,y,z),使得双光楔补偿器面积刚好可以覆盖整个数据缺失区域,根据双光楔厚度调整被测镜轴向位置,使得双光楔引入的附加相位被补偿;/n(3)旋转双光楔补偿器相对转角到α
【技术特征摘要】
1.一种光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法,其特征在于:其包括以下步骤:
(1)利用激光干涉仪主机、补偿镜完成被测镜全口径面形误差的测量,得到全口径面形误差分布Φ(x,y),其中,局部陡度面形误差区域由于干涉条纹过于密集,无法得到有效测量数据,标记该测量数据缺失区域为Σ;
(2)在上述区域Σ对应的光路中插入双光楔补偿器,利用双光楔补偿器调节架调整包括轴向和两个正交横向位置在内的三维坐标(x,y,z),使得双光楔补偿器面积刚好可以覆盖整个数据缺失区域,根据双光楔厚度调整被测镜轴向位置,使得双光楔引入的附加相位被补偿;
(3)旋转双光楔补偿器相对转角到α1,使其产生的光束偏转最大;旋转双光楔补偿器整体绕光轴滚转角β,观察数据缺失区域Σ中密集干涉条纹变化,当其中的区域σ1中干涉条纹稀疏到可以测量时,记录下此时双光楔补偿器整体绕光轴滚转角β1,使用干涉仪测得此时区域σ1的相位分布
(4)在光学仿真软件中建立激光干涉仪主机、补偿镜和被测镜组成的测量系统模型,在模型中根据双光楔补偿器的位置(x,y,z)、相对转角α1和整体绕光轴滚转角β1插入双光楔补偿器的模型,利用逆向迭代优化法由相位分布求得区域σ1中面形误差分布E1(x,y);
(5)以一定步长Δα旋转双光楔补偿器相对转角到α2,重复步骤(3),记录σ2、β2、重复步骤(4),记录求得的面形误差分布E2(x,y);之后继续以Δα为步长旋转双光楔补偿器相对转角到αn=α1+180°,重复步骤(3)、(4)记录一系列σn、βn、和En(x,y);
(6)对全口径面形误差分布Φ(x,y)和各个σn区域的面形误差分布En(x,y)进行拼接,得到数据完整的全口径面形误差分布。
2.根据权利要求1所述的光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法,其特征在于:所述步骤(3)中如果β从0到360旋转一周过程中Σ中都没有干涉条纹变清晰,则跳转到步骤(5)。
3.根据权利要求2所述的光学元件表面局部陡度面形误差干涉测量方法,其特征在于:所述步骤(4)中逆向迭代优化法的具体方法是:对区域σ1取最小外接圆,以该外接圆为归一化半径对相位分布φ1(x,y)进行泽尼克拟合得到拟合系数Zi1,在测量系统模型中将像面相位的泽尼克系数Zi1设置为优化目标,被测面区域σ1中的面形误差的泽尼克系数Z′1i设为优化变量,利用阻尼最小二乘法进行优化,得到Z′1i,带入泽尼克多项式,求得面形误...
【专利技术属性】
技术研发人员:郝群,胡摇,石峰,宋辞,谢凌波,
申请(专利权)人:北京理工大学,中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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