[发明专利]大口径光学元件面形拼接检测方法及设备

说明书

本发明公开一种大口径光学元件面形拼接检测方法，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，并规划子孔径分布和拼接测量轨迹；激光干涉仪按照拼接测量轨迹依次测量全部子孔径，并获取各个子孔径的相位分布；确定基准子孔径，通过计算得出各子孔径相对于基准子孔径的最佳拼接因子；通过最佳拼接因子，将全部子孔径的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。将待测的大口径光学元件划分成多个子孔径，通过拼接的方式得出全口径面形分布，适用于不同类型的大口径光学元件，作为通用的检测方法与设备，提高适用性与检测精确度。本发明还公开一种应用上述方法的检测设备。

技术领域

本发明涉及光学元件检测领域，特别是涉及一种大口径光学元件面形拼接检测方法。此外，本发明还涉及一种大口径光学元件面形拼接检测设备。

背景技术

随着天文学、空间探测技术、先进光学仪器的发展，以及各方面需求的不断推进，大口径光学元件已经成为这些领域起支撑作用的关键部件之一，并且对光学元件的口径要求越来越大，精度要求越来越高。

为了保证元件精度，大口径光学元件检测技术是高精度加工的依据和保证，由于干涉检验具有高分辨、高精度、高灵敏度、重复性好等优点，因此该技术已成为大口径光学元件抛光和最终阶段面形检测最常用的方法。

但是利用小口径的干涉仪无法完成对大口径的平面、大口径凸球面的全口径检测，对于非球面的检测更需要定制专门的补偿元件，因此缺乏一种通用的大口径光学元件面形检测的方法和设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种大口径光学元件面形拼接检测方法，将面形划分为多个子孔径，通过拼接的方式得出全口径面形分布，适用于不同类型的大口径光学元件，作为通用的检测方法。本发明的另一目的是提供一种应用上述方法的大口径光学元件面形拼接检测设备。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大口径光学元件面形拼接检测方法，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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：