[发明专利]一种基于实时计算全息的大口径非球面测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于实时计算全息补偿的大口径非球面测量方法，其特征在于，大口径非球面测量方法基于测量系统实现，所述测量系统由空间光调制器、干涉仪、立体双目视觉系统、标定球靶标和图像采集卡组成，被测的非球面镜布置在空间光调制器和立体双目视觉系统之间，干涉仪用于产生标准的参考平面波前，且参考平面波前通过空间光调制器；

实施零位测量时，采用透射型相位液晶空间光调制器来实时显示CGH，干涉仪产生标准的参考平面波前通过空间光调制器调制成与被测非球面理论面形一致的非球面波前，使光线沿着被测非球面法线方向入射并沿原路返回，实现非球面的单次零位测量；

所述大口径非球面测量方法包括以下步骤：

首先以空间光调制器的空间分辨率和干涉仪的口径为约束条件，对被测非球面镜所需要的子孔径进行划分，然后根据被测非球面镜的设计参数和子孔径的位置参数计算所需的补偿全息图，再将该补偿全息图显示在空间光调制器上，完成一次零位测量，接着，调整被测非球面镜移动至下一个子孔径，进行零位测量，直至完成所有子孔径的零位测量，最后将各个子孔径的测量数据进行拼接；

对被测非球面镜所需要的子孔径进行划分时，将空间光调制器的空间分辨率和干涉仪的口径作为约束参数，保证子孔径位于干涉仪的测试光锥范围之内，结合Nyquist采样定理，满足以下公式：

其中，W(x,y)为被测非球面的波前，λ为被测非球面波前的波长。

2.根据权利要求1所述的一种基于实时计算全息补偿的大口径非球面测量方法，其特征在于：所述的所需的补偿全息图是利用光线追迹计算而得。

3.根据权利要求1所述的一种基于实时计算全息补偿的大口径非球面测量方法，其特征在于：所述的被测非球面镜的设计参数主要为：被测非球面镜的口径、顶点曲率半径以及二次曲面常数。

4.根据权利要求1所述的一种基于实时计算全息补偿的大口径非球面测量方法，其特征在于：所述的将各个子孔径的测量数据进行拼接的方法为：首先将各个子孔径的相位数据变换到实际的三维直角坐标系，然后根据子孔径之间的重叠区域的偏差建立目标函数，利用迭代及序列线性化方法，对目标函数进行优化并求解，获取各个子孔径的最优位置调整参数及放大倍率，最后根据该最优位置调整参数及放大倍率即可得到最终结果。