[发明专利]结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量方法及系统

说明书

结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量方法及系统，通过结合全反射角定位系统建立非球面参数误差干涉测量系统，不需要搭建复杂的激光差动共焦系统，避免了激光差动共焦系统装调误差对测量精度的影响，进而提高测量非球面的面型参数误差的测量精度，且能够实现非接触、全口径、精度高的测量，具有结构简单、装调方便的优点。

技术领域

本发明涉及光学非球面测量的技术领域，尤其涉及一种结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量方法，以及结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量系统。

背景技术

非球面的面型参数包括顶点曲率半径和二次曲面常数。这两个参数共同决定了非球面的形状特征，其中，顶点曲率半径不仅影响非球面的轮廓，还决定了非球面的基本性质，进而影响光学系统的像差和成像质量；而二次曲面常数是非球面的分类依据。精确测量面型参数误差，对于光学非球面的加工和装调非常重要。通常情况下，利用接触法或非接触法可以获得被测面的面形轮廓，然后对面形轮廓直接进行曲率拟合，可以得到被测面的面型参数。面型参数的测量值与标称值的差值，即为该非球面的面型参数误差。

干涉法是一种通用的光学非球面面形测量方法，而部分补偿干涉法具有结构简单、设计加工难度低的优点。在部分补偿干涉系统中，准直光经过补偿透镜后，其波前与非球面并不是完全吻合的，因此，反射光再次经过补偿透镜后，不再是准直光。当非准直反射光与参考准直光干涉时就会得到理想干涉条纹，实际条纹与理想干涉条纹的差异就反映了被测非球面的面形误差。

部分补偿干涉法是一种相对测量方法，可以直接测得被测非球面的面形误差。但是，由于被测面和部分补偿透镜的相对位置无法确定，通过部分补偿干涉法无法直接获得被测非球面的面型参数误差，这是目前需要解决的一大难题。

申请人拥有的已授权专利(申请号：201810933104.6，发明名称：结合激光差动共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法)公开了一种解决这一难题的方法，其利用激光差动共焦定位系统求取补偿镜和被测镜之间距离。

但是，这种方法所采用的激光差动共焦定位系统(该专利中未包括)一般包含：共焦镜头、分光镜和两套参数完全相同的针孔、显微物镜和探测器，对两路针孔和显微物镜的装调精度要求非常高，并且系统较为庞大。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量方法，其避免了在非球面参数误差干涉测量方法中需要使用差动共焦法进行被测非球面和补偿镜之间距离测量，从而简化了系统结构和装调过程，且能够实现非接触、全口径、速度快、精度高的测量，具有结构简单的优点。

本发明的技术方案是：这种结合全反射角定位的非球面参数误差干涉测量方法，其包括以下步骤：

(1)获取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，d₀是部分补偿镜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之间插入全反射角定位系统，建立结合全反射角定位的非球面误差干涉测量系统；