[发明专利]非球面元件面形检测方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种非球面元件面形检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。其中，方法包括将待测非球面元件的子孔径检测数据输入至预先利用样本数据集训练深度学习网络模型得到的面形分布计算模型中，得到各子孔径的相对位置和重叠区域，然后利用子孔径拼接算法进行子孔径拼接，以实现对非球面元件的面形检测；深度学习网络模型包括级联深度网络框架和位置计算层；级联深度网络框架逐层估计环形子孔径的初始位置和位置偏差值，位置计算层基于环形子孔径的初始位置和位置偏差值，利用多层次回归算法微调各环形子孔径的环带位置。本申请实现了自动、快速、精密地确定各子孔径的面形分布信息，有效地降低了非球面元件的面形检测成本。

技术领域

本发明实施例涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种非球面元件面形检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

非球面光学元件具有球面光学器件无可比拟的良好成像质量，应用于光学系统中可以很好的校正多种像差，改善成像质量，增大作用距离，可以以一个或少量的几个非球面零件代替较多的球面零件，有利于光学仪器朝着小型化、轻便化趋势发展。随着光学超精密加工技术的快速发展，非球面光学元件在航空、航天、国防以及高科技民用领域得到了广泛的应用。

可以理解的是，非球面检测技术为制约非球面元件应用的关键因素之一，传统的非球面检测方法为零位补偿检测法。在零位补偿检测中，通常需要辅助光学部件，如补偿器、计算生成全息(Computer Generated Hologram，CGH)等，用以将入射平面/球面波前转化为与被测元件匹配的非球面波前。尽管这种检测方法精度高，但是，不同的非球面均需要相匹配的辅助光学部件进行检测，辅助光学部件与非球面结构相唯一对应，辅助光学部件不具备通用性，导致该方法设计和加工周期长，生产成本大，不适合用于批量成产中。

为了解决上述问题，相关技术使用子孔径拼接检测方法实现非球面元件面形检测。该方法将被测非球面划分为若干小的检测区域，每个小检测区域为一个子孔径区域，由于单次检测对象为非球面的某个子孔径区域，其非球面度大大减小，因此可以直接用标准干涉仪进行检测而不需要额外的辅助补偿光学元件，改变标准干涉仪与被测非球面的相对位置可以完成所有子孔径的检测，最后采用合适的算法将各子孔径检测结果进行拼接即可得到完整的被测光学元件检测结果。

子孔径拼接检测可分为圆形子孔径拼接和环形子孔径拼接。2003年美国QED公司研制出了产品化的子孔径拼接干涉仪工作站(Subaperture Stitching Interferometer,SSI)，适用于口径200mm以下的平面、球面和适度非球面。ygo公司开发了基于环形子孔径拼接的非球面面形检测干涉仪—VeriFire Asphere。子孔径拼接方法能提高检测横向分辨率，提高干涉仪的垂直检测范围，可以有效解决大视场与高分辨率之间矛盾，但要求被测元件与干涉仪之间能实现六维精密调整，因此成本很高。

子孔径拼接方法中，影响检测精度的主要因素包括四个方面：1)机械结构定位误差导致各个子孔径之间的相对位置与理想位置存在偏差；2)各个子孔径最佳拟合球曲率半径检测精度；3)调整误差；4)系统误差。其中，调整误差可通过拼接算法计算处理；系统误差可通过系统误差标定从而从每个子孔径中去除；其余两方面因素目前主要依靠超精密定位机构和超精密位置测量装置实现，导致非球面面形检测成本较高。

发明内容

本公开实施例提供了一种非球面元件面形检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质，实现了自动、快速、精密地确定各子孔径的面形分布信息，在保证非球面面形检测准确度的基础上，有效降低了非球面元器件的面形检测成本，非常适用于批量生产检测中。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种非球面元件面形检测方法，包括：

预先利用样本数据集训练深度学习网络模型得到面形分布计算模型；