本發(fā)明涉及波面拼接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法。
背景技術(shù)：
隨著自由曲面技術(shù)的發(fā)展，利用自由曲面加工技術(shù)的自由曲面鏡片的應(yīng)用越來越廣泛，漸進多焦點鏡片作為自由曲面鏡片的代表在高端鏡片市場占據(jù)重要地位。目前，在歐美等發(fā)達國家，漸進鏡片已經(jīng)占有了較大的市場比例，日本市場漸進鏡片的銷售量占眼鏡市場的21％，美國市場這一比例也達到60％。
針對傳統(tǒng)鏡片的檢測目前早已成熟，但是針對自由曲面鏡片的檢測，目前國際上沒有達成相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對自由曲面鏡片的行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生很大阻力?，F(xiàn)今，用波前像差評價自由曲面鏡片的方法越來越受到關(guān)注，但礙于測量波前像差的儀器哈特曼-夏克波前傳感器測量尺寸限制，難以實現(xiàn)對整片鏡片波前像差的測量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法。
本發(fā)明包括以下步驟：
步驟一：利用哈特曼-夏克波前傳感器測量得到整片自由曲面鏡片的W1區(qū)域，得到W1區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數(shù)，再移動一定的距離測量W2區(qū)域，得到W2區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數(shù)；在重疊的區(qū)域內(nèi)的點，理論上兩次測量的澤尼克多項式的前五項系數(shù)應(yīng)該相等，但是由于測量誤差的存在，測量結(jié)果不可能完全相等。
波前相位的常用澤尼克展開式是：
前五項展開式為：
以W1區(qū)域的相位分布為基準(zhǔn)，移動的距離是x0、y0，W2區(qū)域的相位分布為使用夏克哈特曼波前傳感器測量有：
(2)式對x,y分別求導(dǎo)得：
步驟二：選擇W1、W2重疊區(qū)域的三個點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，W1區(qū)域內(nèi)的三個點對應(yīng)x,y軸上的波前斜率分別是(c1,d1)、(c2,d2)、(c3,d3)，W2區(qū)域內(nèi)的三個點對應(yīng)x,y軸上的波前斜率分別(c’1,d1)、(c’2,d2)、(c’3,d3)。將W1、W2區(qū)域的波前像差用澤尼克多項式表示出來，將(3)式寫成矩陣形式有：
對于上式(4)可以有唯一解(a1、a2、a3、a4、a5)，為拼接參數(shù)，將該拼接參數(shù)代入(1)式即可將W1、W2區(qū)域的波前像差表示出來。
步驟三：對于W1、W2重疊區(qū)域的n個點(x1,y1)…(xn,yn)有：
將其表示成殘余誤差的形式為：
等精度測量時，殘余誤差平方和最小的矩陣形式為：
其中：
等精度測量時，矩陣形式的正規(guī)方程是：
根據(jù)(6)式得到正規(guī)方程的解，澤尼克多項式的前五項系數(shù)的矩陣表達式：
則，W1區(qū)域、W2區(qū)域的波前像差為：
重復(fù)步驟一、步驟二，即可實現(xiàn)對整片自由曲面鏡片的波面拼接，得到整片自由曲面鏡片波前相位的澤尼克多項式的表達式。
本發(fā)明的有益效果在于：基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明解決了受限現(xiàn)有哈特曼-夏克波前傳感器的測量尺寸，不能實現(xiàn)對整片自由曲面鏡片波前像差的測量等難題，實現(xiàn)了利用波前拼接的方法得到整片自由曲面鏡片波前像差的功能，具有測量快速、操作簡單等優(yōu)點。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的相鄰子孔徑W1、W2拼接檢測示意圖；
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結(jié)合。
如圖1所示，基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法，包括以下步驟：
步驟一：利用哈特曼-夏克波前傳感器測量得到測量整片自由曲面鏡片的W1區(qū)域，得到W1區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數(shù)，再移動一定的距離測量W2區(qū)域，得到W2區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數(shù)；在重疊的區(qū)域內(nèi)的點，理論上兩次測量的澤尼克多項式的前五項系數(shù)應(yīng)該相等，但是由于測量誤差的存在，測量結(jié)果不可能完全相等。
波前相位的常用澤尼克展開式是：
前五項展開式為：
以W1區(qū)域的相位分布為基準(zhǔn)，移動的距離是x0、y0，W2區(qū)域的相位分布為使用夏克哈特曼波前傳感器測量有：
(2)式對x,y分別求導(dǎo)得：
步驟二：選擇W1、W2重疊區(qū)域的三個點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，W1區(qū)域內(nèi)的三個點對應(yīng)x,y軸上的波前斜率分別是(c1,d1)、(c2,d2)、(c3,d3)，W2區(qū)域內(nèi)的三個點對應(yīng)x,y軸上的波前斜率分別(c’1,d1)、(c’2,d2)、(c’3,d3)。將W1、W2區(qū)域的波前像差用澤尼克多項式表示出來，將(3)式寫成矩陣形式有：
對于上式(4)可以有唯一解(a1、a2、a3、a4、a5)，為拼接參數(shù)，將該拼接參數(shù)代入(1)式即可將W1、W2區(qū)域的波前像差表示出來。
步驟三：對于W1、W2重疊區(qū)域的n個點(x1,y1)…(xn,yn)有：
將其表示成殘余誤差的形式為：
等精度測量時，殘余誤差平方和最小的矩陣形式為：
其中：
等精度測量時，矩陣形式的正規(guī)方程是：
根據(jù)(6)式得到正規(guī)方程的解，澤尼克多項式的前五項系數(shù)的矩陣表達式：
則，W1區(qū)域、W2區(qū)域的波前像差為：
重復(fù)步驟一、步驟二，即可實現(xiàn)對整片自由曲面鏡片的波面拼接，得到整片自由曲面鏡片波前相位的澤尼克多項式的表達式，即傳感器測一次得到一小塊的波前像差，通過拼接得到整個鏡片的波前像差。