[发明专利]一种校正干涉仪成像系统畸变的方法

说明书

技术领域

本发明属于先进光学制造与检测领域，涉及光学检测系统，特别是光学成像系统。

背景技术

干涉仪在高精度的光学加工与检测中有着不可替代的作用，随着光学制造技术的不断发展，高精度的光学器件在加工过程中需要高精度的干涉仪来进行检测，进而指导下一步的加工工作。现代干涉仪必然会涉及到成像系统，成像系统的好坏制约着干涉仪的检测精度，而干涉仪成像系统必然会有成像畸变，成像畸变必然会引起测量误差。

在高精度光学元件的抛光加工阶段，通常加工师傅在工件表面做好标记点，根据这些标记点和干涉仪检测结果显示的镜面的相应缺陷位置的关系来指导下一阶段的抛光加工，然而由于成像系统畸变的存在，干涉仪检测得到的标记点和镜面缺陷的位置关系偏离了它们之间实际的关系，同时由于干涉仪成像系统畸变的存在，测量得到的镜面缺陷量也会与实际不同，这些都会影响最终加工的面形质量。

一般成像系统畸变的校正通常可以分为基于标定模板和不使用标定模板两种方法。使用标定模板进行畸变校正，其标定板如采用点阵图、平面网格、同心圆环、西洋棋盘等，根据模板上特征点的位置和其理想点的位置偏差来求取畸变系数；不使用标定模板的方法有，基于畸变率、基于畸变等效曲面、基于测量设备等校正算法迭代或直接求出畸变系数。但是干涉仪成像系统与一般照相机的成像系统有很大的不同，其对物体一般不会直接成像在CCD上，所以一般成像系统的校正方法不适用校正干涉仪成像系统的畸变。

为了校正干涉仪成像系统畸变引入的测量误差，Donald Golini，Greg Forbes，Paul Murphy等(Method for self-calibrated sub-aperture stitching for surface figure measurement，US Patent#2003011763241，2003，QED Technologies，Inc.)提出了一种校正干涉仪成像畸变测量误差的方法。该方法的特点是使用多项式拟合的方式来校正干涉仪成像畸变引入的测量误差，但是该方法对标记点和被测件局部面形误差的关系并没有进行很好的校正。

刘满林，杨旺，许伟才等(干涉仪成像畸变引起测量误差的校正方法.光学精密工程，2010，19(10)：2349-2354)也提出了干涉仪成像畸变引起的测量误差的校正方法，该方法的特点是把零条干涉条纹时得到的被测件面形信息作为基准，用多项式拟合的方式对干涉图不是零条纹时的干涉仪成像畸变引起的测量误差进行了校正，但是该方法同样对标记点和被测件局部面形误差的关系并没有进行很好的校正。

发明内容

本发明提出一种校正干涉仪成像系统畸变的方法，该方法利用需要检测的被测件来实现校正，通过干涉仪测量得到被测件上的不同子区域数据，利用不同子区域的重叠区域上的明确标记点或者镜面面形信息特征求出干涉仪成像的畸变系数，从而得到标记点与被测件面形局部误差的关系，同时对干涉仪成像系统畸变引起的测量误差进行校正，该方法结构简单，实施容易，不需要额外实验校正干涉仪成像系统的畸变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种校正干涉仪成像系统畸变的方法，其特征在于：包括干涉仪、被测件、调整机构及计算机系统，计算机系统与干涉仪连接，被测件通过调整机构进行调节，使干涉仪获得被测件上有相互重叠区域的子区域，最后由安装在计算机系统上的数据处理软件对所得到的子区域数据进行处理，获得干涉仪的成像系统畸变系数及降低畸变所带来的测量误差后的面形分布信息，从而校正干涉仪的成像畸变及获得更高精度的面形分布信息。

上述校正方法不仅可以用于干涉仪成像系统畸变的校正，也可以用于可以获得镜面面形信息的其它成像系统畸变的校正。

所述的校正方法在子区域的数目上可以使用2个或者2个及以上，其子区域可以包含整个被测件的工作面。

所述的校正方法其被测件的子区域面形信息不仅是通过直接自准直获得，同时也可以是通过一些辅助元件而得到的被测件的子区域。

所述的校正方法其被测件的子区域口径大小可以相同也可以不同，只要满足被测件的子区域有足够的重叠区域，且重叠区域上有明确的标记点或者镜面面形信息特征即可。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法在检测被测件面形信息过程中完成，不需进行额外的实验对干涉仪成像系统畸变进行标定和校正。

(2)本发明方法利用被测件不同子区域上的重叠区域的标记点或者镜面面形信息特征，从整体上对干涉仪成像系统畸变进行校正。