[发明专利]大口径光学元件面形拼接检测方法及设备

权利要求书

1.一种大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，包括步骤：

根据待测光学元件的光学参数将待测光学元件划分成多个拼接的子孔径，并规划所述子孔径分布和拼接测量轨迹；

移动定位待测光学元件，通过计算得出待测光学元件的失调量，根据所述失调量移动调整激光干涉仪，使其自动对准各所述子孔径；

所述激光干涉仪按照所述拼接测量轨迹依次测量全部所述子孔径，并获取各个所述子孔径的相位分布；

确定基准子孔径，通过计算得出各所述子孔径相对于所述基准子孔径的最佳拼接因子；

通过所述最佳拼接因子，将全部所述子孔径的所述相位分布数据校正统一到相同的基准上，以获得待测光学元件的全口径面形分布。

2.根据权利要求1所述的大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，相邻所述子孔径的重叠区域大于其自身面积的四分之一，圆形口径的待测光学元件的多个所述子孔径采用同心拼接，矩形口径的待测光学元件的多个所述子孔径采用平行拼接。

3.根据权利要求2所述的大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，所述规划所述子孔径分布和拼接测量轨迹后还包括：

若待测光学元件为大口径大偏离量的凸非球面，根据其光学参数设计补偿元件，计算全息和补偿透镜设计为零位补偿，光楔设计为部分补偿，扩大各个所述子孔径的尺寸。

4.根据权利要求3所述的大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，所述通过计算得出待测光学元件的失调量包括：

若待测光学元件为大口径平面和经过零位补偿后的非球面子孔径，通过下述公式计算得出干涉检验中调整量误差引起的波像差：

若待测光学元件为大口径球面，通过下述公式计算得出干涉检验中调整量误差引起的波像差：

若待测光学元件为非球面直接拼接或部分补偿后的子孔径，通过下述公式计算得出干涉检验中调整量误差引起的波像差：

其中，Piston为平移量，X-tilt为X方向倾斜量，Y-tilt为Y方向倾斜量，Defocus为离焦量，c＝1/r，r为非球面顶点曲率半径，k为非球面二次曲面常数，

各个所述子孔径的面形分布可以表示为W(x，y)，令[W(x,y)-W_A(x,y)]²＝min，根据最小二乘法，可以得出所述失调量。

5.根据权利要求4所述的大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，所述通过计算得出各所述子孔径相对于所述基准子孔径的最佳拼接因子包括：

利用最小二乘法，使得所有重叠区域相位差的平方和值为最小，可得下式：

式中N₁是其它所述子孔径与所述基准子孔径的重叠区域数，N₂是其它所述子孔径间的重叠区域数，n是重叠区域内的采样点数，

利用最小二乘拟合，对各个系数分别求偏导并令其值为零可得：

式中1≤i≤M-1，对公式进行分析和求解，可得最终的最小二乘等式，以获取所述最佳拼接因子，等式为：

6.根据权利要求5所述的大口径光学元件面形拼接检测方法，其特征在于，所述获得待测光学元件的全口径面形分布包括：

通过下述公式获取所述全口径面形分布：

其中w₁，w₂，……w_M-1是其它所述子孔径的相位分布，a_i、b_i、c_i和p_i分别是其它所述子孔径相对所述基准子孔径沿x方向的倾斜系数、沿y方向的倾斜系数、相对离焦系数和相对平移系数，d_i和e_i是相对象散系数，f_i,和g_i是相对彗差系数，h_i是相对球差系数。