[发明专利]基于小口径圆形哈特曼-夏克波前传感器的拼接检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测领域，特别是涉及一种大口径光学系统或元件的拼接检测系统。

背景技术

大口径光学元件正越来越多的应用于天文观测、空间光学、遥感观测、激光核聚变系统 等领域，其加工和检测技术是当今国内外研究的难点和热点。在采用常规的测量方式时，随 着口径的增大，在考虑成本的前提下提高测量精度是非常困难的。而采用小口径仪器去测量 大口径光学元件能更好的解决提高测量精度与降低设备成本之间的矛盾，为光学元件的检测 提供一种新方法。

目前已出现了“子孔径拼接干涉仪”的检测方案。王孝坤，王丽辉，郑立功等在“子孔径拼 接技术在大口径高陡度非球面检测中的应用”(强激光与粒子束，2007.7.Vol.19：1144-1148)中， 张蓉竹，石琪凯，许乔等在“子孔径拼接干涉检测实验研究”(光学技术，2004.3(30))均实现 了干涉仪拼接检测，但仅仅是三帧拼接，未扩展到更大的需多帧拼接的待测光学表面。

如图3所示，图中w1，w2分别表示在大口径待测面上进行的两次检测区域，它们之间有一 定面积的重叠(图中阴影部分)，每一个区域对应的相位分布分别用φ(x，y)和φ′(x-x₀，y-y₀)表 示，(x₀，y₀)为两个测量区域坐标系的相对移动量。理论上两次测量在重叠区域内的数据信息 应该是相同的，然而在实际检测过程中，由于平移台的移动误差必然使得前后两次测量到的 相位分布不在同一个面上，这就导致重叠区域两侧检测结果不一致。因此要对重叠区域的斜 率测量数据进行最小二乘拟合得到两个子波面的拼接参数，把两个子波面斜率图统一到一个 坐标系里。如果以w₁区域的相位分布φ(x，y)为基准，则对于现有的干涉仪检测有：

φ(x，y)＝φ′(x-x₀，y-y₀)+ax+by+c(x²+y²)+d            (1)

其中a、b、c和d分别为两个子波面测量过程中的x轴和y轴的相对倾斜、离焦和平移误差。 由最小二乘法有：

δ＝∑{φ(x_i，y_i)-[φ′(x_i-x₀，y_i-y₀)+ax+by+c(x_i²+y_i²)+d]}²→min            (2)

令：可得：