[发明专利]基于多特征匹配和平均法的球面绝对测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种球面绝对测量方法，属于先进光学制造与检测技术领域。

背景技术

球面光学元件在光学系统中有着非常广泛的应用，如何实现高精度球面光学元件面形的检测仍然存在一定挑战。菲索型相移干涉仪为目前面形检测的主流设备。干涉测量的基本原理是携带有被测光学元件面形误差信息的测试光与参考面反射回的参考光发生干涉，进而对干涉图进行数据处理以计算出反映测量误差信息的相位值，通过将参考面作为理想的测量“标尺”进行相对测量，因此干涉仪面形检测精度主要受到参考面精度影响。绝对测量方法通过对多次干涉相对测量结果进行数据处理以分离出被测光学元件面形误差信息，是一种提升干涉检测精度的有效手段。

实现球面绝对测量通常有两种策略，一种是标定参考面面形误差，然后从被测球面光学元件的相对测量结果中减去参考面面形误差即可得到与参考面自身精度无关的绝对测量结果。常用的参考面标定方法有随机球平均法、奇偶分解法和双通道自标定方法。P.E.Parks等人(P.E.Parks，C.J.Evans，L.Shao，“Calibration of interferometer transmission spheres，”，Optical Fabrication and Testing Workshop，OSA Technical Digest Series 12，80-83，1998.)提出了一种标定标准镜头参考面面形误差的随机球法，该方法通过对一个标定球在大量随机位置进行相对测量，然后进行平均数据处理，标定球的误差随着测量次数的增加趋于零，平均处理结果将主要反映标准镜头面形误差信息。Ulf Griesmann等人(Ulf Griesmann，Quandou wang，Johannes Soons，et al.“A simple ball average for reference sphere calibrations”，Proc.SPIE，5869：58690S1-S8，2005.)报道了一种随机球法的实施装置。随机球法只能用于产生会聚光束的凹标准镜头的误差标定。R.Schreiner等人(R.Schreiner，J.Schwider，Nlindlein，et al.“Absolute testing of the reference surface of a Fizeau interferometer through even/odd decompositions，”Appl.Opt.47，6134-6141，2008.)提出了一种基于半屏的奇偶分解法，可以标定出参考面面形误差。后来，Jan Burke等人(Jan Burke，David S.Wu，“Calibration of spherical reference surfaces for Fizeau interferometry：a comparative study of methods，”Appl.Opt.49，6014-6023，2010.)提出了基于半屏的双通道自标定方法，可以快速标定出参考面的偶误差。