一種球面面形旋轉平移絕對檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于精密光學測量領域，特別涉及的是一種球面絕對檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著現代光學技術的發展，球面光學元件加工精度越來越高，對檢測精度的要求 也越來越高，旋轉平移絕對檢測技術可以有效地提高檢測精度，獲得更準確的面形信息。
[0003] 目前，球面的絕對檢測方法主要有兩球面法和小球平均法，平面的絕對檢測主要 是三平板方法和它的延伸。三平板方法需要三塊平板，并且其中一塊平板需要翻面，在立式 工況下的檢測中重力影響的因素無法消除。球面絕對檢測的兩球面方法中，貓眼中心位置 的確定偏差會導致四葉誤差和球差；用小球平均方法檢測曲率半徑較大的參考面時誤差比 較大。旋轉平移方法可以檢測任意曲率半徑的參考面，只需要加工一個曲率半徑和它相匹 配的被側面就可以了。另外一種類似的方法一平移剪切絕對檢測在實際操作的過程中因 為平移機構不可能完全理想而導致產生較大的二次項誤差，包括像散和離焦。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種球面面形旋轉平移絕對檢測方法，把大數值孔徑球面 移相檢測中存在的調整誤差作為獨立誤差項，并把調整誤差放入絕對檢測過程中連同干涉 儀系統誤差一起在測試波面數據中去除。。
[0005] 實現本發明目的的技術解決方案為：一種球面面形旋轉平移絕對檢測方法，延光 軸依次擺放干涉儀、參考鏡和待測鏡，步驟如下：
[0006] 定義調整誤差Wmis
[0007]
[0008] 其中，c表示調整誤差項中的澤尼克項的系數，Zi為對應的澤尼克項，
[0009] 步驟1 :利用干涉儀測量得到數值孔徑為NA的待測鏡的球面的一組原始面形數據 W1 ：
[0010]
[0011] 其中I表示參考面的面形誤差，Wftlis表示原始面型調整誤差，％為每項的澤尼克 系數，Zi為對應的澤尼克項，K為澤尼克擬合的項數；
[0012] 步驟2 :延X方向平移待測鏡的球面，并用干涉儀測得面形數據W2 :
[0013]
[0014] 其中，Wms表示延X方向平移待測鏡的球面后的調整誤差，cx表示延X方向平移待 測鏡的球面后調整誤差項中的澤尼克項的系數；
[0015] 步驟3 :延y方向，即垂直光軸方向平移待測鏡的球面，并用干涉儀測量面形數據 W3 =
[0016]
[0017] 其中，WYmis表示延y方向平移待測鏡的球面后的調整誤差，cY表示延y方向平移待 測鏡的球面后調整誤差項中的澤尼克項的系數；
[0018] 步驟4 :以光軸為旋轉中心，旋轉待測鏡的球面，并用干涉儀測得面形數據W4 :
[0019]
[0020] 其中，Θ為旋轉角度，Wsmis表示延光軸旋轉待測鏡的球面后的調整誤差，cK表示延 光軸旋轉待測鏡的球面后調整誤差項中的澤尼克項的系數；
[0021] 步驟5 :在上述四步中，每步都有參考面面形數據WpffiW2-W1 J3-W1J4-W1得：
[0025] 上述方程組可以表達為：GX=R[0026] 其中：[0027]
[0022]
[0023]
[0024]
[0030] 步驟6 :解方程得到X，繼而得到a5~aK ;最后得到待測面形
[0031] 本發明與現有技術相比，其顯著優點：1.本發明提出的球面面形旋轉平移絕對檢 測方法基于Zernike多項式擬合，原理清晰，方法簡單有效；2.本發明提出的球面面形旋轉 平移絕對檢測方法把大數值孔徑球面移相檢測中存在的調整誤差作為獨立誤差項，并把調 整誤差放入絕對檢測過程中連同干涉儀系統誤差一起在測試波面數據中去除，有效地提高 了檢測精度，具有重要的應用價值。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明中被測球面為凹面鏡時的檢測結構示意圖。
[0033] 圖2為本發明中待測鏡的球面的原始位置檢測示意圖。
[0034] 圖3為本發明中待測鏡的球面延X方向位移后的檢測示意圖。
[0035] 圖4為本發明中待測鏡的球面延y方向位移后的檢測示意圖。
[0036] 圖5為本發明中待測鏡的球面旋轉一定角度后的檢測示意圖。
[0037] 圖6為經過四次面型檢測后解算出來的待測鏡的球面面型。
[0038] 圖7為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0040] 結合圖1，一種球面面形旋轉平移絕對檢測方法，延光軸依次擺放干涉儀1、參考 鏡2和待測鏡3,其中干涉儀1包括氦氖激光器、顯微物鏡、空間濾波器、分光板、準直物鏡。
[0041] 如圖2所示為參考鏡和待測鏡在水平和堅直方向重合，兩球面處于共心位置。
[0042] 如圖3、4所示待測鏡3的球面在圖2位置上進行了水平、堅直位移并計算其面形 數據。
[0043] 如圖5所示待測鏡3的球面繞光軸旋轉一定角度后，待測鏡3的球面與參考面依 然保持共心位置。
[0044] 本方法對原始位置、水平位移后位置、堅直位移后位置和旋轉后位置進行四次面 形測量，利用后面三次面形數據減去原始面形數據解算出最終的面型數據。本發明提出的 球面面形旋轉平移絕對檢測方法把大數值孔徑球面移相檢測中存在的調整誤差作為獨立 誤差項，并把調整誤差放入絕對檢測過程中連同干涉儀系統誤差一起在測試波面數據中去 除。有效地提高了檢測精度，具有重要的應用價值。其方法的檢測步驟如下：
[0045] 結合圖7, 一種球面面形旋轉平移絕對檢測方法，延光軸依次擺放干涉儀1、參考 鏡2和待測鏡3,步驟如下：
[0046] 定義調整誤差Wmis
[0047]
[0048] 其中，c表示調整誤差項中的澤尼克項的系數，Zi為對應的澤尼克項，例如〇 2_3表 示第二項澤尼克多項式的三次方系數。
[0049] 步驟1 :利用干涉儀1測量得到數值孔徑為NA的待測鏡3的球面的一組原始面形 數據W1 :
[0050]
[0051] 其中I表示參考面的面形誤差，Wailis表示原始面型調整誤差，％為每項的澤尼克 系數，Zi為對應的澤尼克項，K為澤尼克擬合的項數；
[0052] 步驟2 :延X方向平移待測鏡3的球