[发明专利]结合像散法定位的非球面参数误差干涉测量方法及系统

权利要求书

1.结合像散法定位的非球面参数误差干涉测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)获取实际被测非球面名义参数，利用光学设计软件设计部分补偿透镜P，得到设计后的部分补偿透镜P的设计参数，建立非球面参数误差干涉测量系统的干涉测量光路，得到名义最佳补偿距离d₀，作为部分补偿透镜P第二面到理想非球面顶点的距离；

(2)根据步骤(1)得到的设计后部分补偿透镜P的设计参数，加工出部分补偿透镜P的实物，与参考平面镜、实际被测非球面共同搭建非球面参数误差干涉测量系统的干涉测量光路；根据干涉条纹最稀疏准则找到最佳补偿位置，此时部分补偿透镜P第二面到实际被测非球面顶点的距离为实际最佳补偿距离d₁；

(3)在参考平面镜和部分补偿透镜P之间插入像散定位系统，建立结合像散法定位的非球面误差干涉测量系统；

(4)调节像散定位系统的轴向位置，从参考平面镜端移动到部分补偿透镜P端，过程中出现3次像散定位系统的四象限探测器探测到圆形光斑的位置，记录下四象限探测器第2次，第3次探测到圆形光斑的轴向位置，根据聚焦物镜和部分补偿透镜P的参数，计算得到实际最佳补偿距离d₁，进而获得最佳补偿位置变化Δd＝d₁-d₀；

(5)测量实际被测非球面与理想非球面之间的面形变化，并计算面形变化S⁴分量的系数ΔD₄；

(6)根据联立的方程组(1)、(2)，计算非球面的面型参数误差，实现对非球面的面型参数误差的测量，联立的方程组(1)、(2)的具体形式为：

其中，R₀是非球面的顶点曲率半径，ΔR是顶点曲率半径误差；K₀是二次曲面常数，ΔK是二次曲面常数误差；A₄是四次非球面系数；S_A是非球面的特征点到旋转对称轴的径向距离；±的符号选择原则为：凹非球面的符号选择为+，凸非球面的符号选择为–；

该方法对应的系统包括：参考平面镜(1)、像散定位系统、部分补偿透镜P(2)、实际被测非球面(5)、实际干涉仪I_R，像散定位系统包括：偏振分光棱镜(7)、四分之一波片(8)、聚焦物镜(9)、会聚透镜(10)、柱面镜(11)和四象限探测器(12)；

其中，实际干涉仪I_R、参考平面镜(1)、部分补偿透镜P(2)和实际被测非球面(5)构成非球面参数误差干涉测量系统的干涉测量光路，根据实际干涉仪I_R的干涉图对实际被测非球面(5)进行定位，当干涉条纹最稀疏的时候，确定实际被测非球面(5)和部分补偿透镜P(2)之间的距离为实际被测非球面(5)的实际最佳补偿距离d₁(6)；

在参考平面镜(1)和部分补偿透镜P(2)之间插入像散定位系统后，平行线偏振激光经过参考平面镜(1)、偏振分光棱镜(7)、四分之一波片(8)后被聚焦物镜(9)会聚到部分补偿透镜P(2)的第二面，从部分补偿透镜P(2)的第二面反射的光透过聚焦物镜(9)、四分之一波片(8)后被偏振分光棱镜(7)反射，入射会聚透镜(10)、柱面镜(11)后，聚焦在四象限探测器(12)上，此时四象限探测器(12)探测到圆形光斑，记录此时像散定位系统的轴向位置L₁；

向部分补偿透镜P(2)端轴向移动像散定位系统，直到四象限探测器(12)再次探测到圆形光斑，记录此时像散定位系统的轴向位置L₂；根据轴向位置L₁、轴向位置L₂、聚焦物镜和部分补偿透镜P的参数，计算得到实际最佳补偿距离d₁。