[发明专利]一种干涉波前检测中剔除平面反射镜引入的系统误差的方法

说明书

本发明公开了一种干涉波前检测中剔除平面反射镜引入的系统误差的方法。首先，干涉仪发出平面波检测平面反射镜波前1。其次，采用干涉自准直法，干涉仪发出的光束经被检光学件，平面镜自准直回干涉仪形成干涉，得到整个光学系统波前2。最后，分别用Zernike多项式拟合波前1和波前2，计算出波前1和2的Zernike系数。将波前2和波前1的对应系数之差在波前2的坐标上重构出波前，即为剔除平面反射镜引入的系统误差后被测件波前。本发明解决了干涉仪波前检测中平面镜引入的系统误差问题。

技术领域

本发明属于波前检测领域，具体涉及一种干涉波前检测中剔除平面反射镜引入的系统误差的方法。

背景技术

在光学系统研制过程中，光学系统波像差是光学系统成像质量最重要特征指标，综合反映光学系统设计、装调和加工的水平。所以，光学元件或系统的波前检测尤其重要。

传统光学波前检验方法中，通常采用干涉仪和高精度标准平面反射镜组成自准直光路，检测被测元件的波像差，即干涉自准直法。干涉测量是一种基于光波叠加原理，分析处理干涉场中亮暗变化、条纹形状变化或条纹数变化，从中获取被测量的有关信息。与一般的光学测试技术相比，干涉测试技术具有更高的测试灵敏度和准确度。

在波前检验过程中，通常平面反射镜会引入系统误差，所以，对平面镜的面形精度要求较高，使其引入的系统误差尽可能减小。本发明采用的方法，直接可以从根本上剔除平面反射镜引入的系统误差。

发明内容

本发明要解决在波前检测过程中下，平面镜引入的系统误差的问题。本发明是为了减小对平面镜的面形精度的要求，提供了从根本上剔除平面反射镜引入的系统误差的方法。

本发明采用的技术方案为：一种干涉波前检测中剔除平面反射镜引入的系统误差的方法，按以下步骤实现：

步骤一，干涉仪发出平面波检测平面反射镜波前1；

步骤二，采用干涉自准直法，即在被检光学系统焦点放置干涉仪，干涉仪发出的光束经被检光学件，平面镜自准直回干涉仪形成干涉，得到整个光学系统波前2；

步骤三，分别用Zernike多项式拟合波前1和波前2，利用最小二乘法计算出波前1和2的Zernike系数；

步骤四，将波前2的Zernike系数减去波前1的对应Zernike系数；

步骤五，上一步骤中相减的差在波前2的坐标上重构出波前，即为剔除平面反射镜引入的系统误差后被测件波前。

进一步地，步骤一和步骤二中所述的波前1和波前2可以是不同干涉仪检测的波前。

进一步地，步骤一和步骤二中所述的波前1和波前2可以是不同采样像素的波前。

进一步地，步骤三具体过程为：

利用Zernike多项式分别对波前1和2数据进行了拟合，每个像素点坐标为(x，y)，则波前相位数据可表示为：

式中，W_i(x，y)为波前相位数据，A_i为Zernike多项式系数，Z_i(x，y)为Zernike多项式，i为选取的Zernike多项式的项数，i的变化范围由1到N，N为选取的Zemike多项式的项数。

进行最小二乘拟合，求出Zernike多项式系数A1和A2，即：

A＝(Z^TZ)^-1Z^TW

式中，A为Zernike多项式系数，Z为Zernike多项式，W为波前相位数据。

进一步地，步骤四具体过程为：