[发明专利]一种多个球面标准镜头同步测量的绝对检验方法

说明书

本发明公开了一种多个球面标准镜头同步测量的绝对检验方法。步骤为：有3个球面镜头，分别为A、B、C；球面B作为参考面，球面A作为测试面，进行一次干涉测量；球面B作为参考面，球面A逆时针绕轴旋转90度后作为测试面，进行一次干涉测量；球面C作为参考面，球面A保持第一次测量时的位置作为测试面，进行一次干涉测量；球面C作为参考面，球面B作为测试面，进行一次干涉测量；综合测量结果，利用奇偶函数分解和Fourier级数选频方法，分解得到球面A、B、C的奇偶函数各项并得到球面A、B、C各自的绝对面形分布。本发明测量次数少、简单易行、精确高效，测量结果能够尽可能保证各自面形在所有频率的信息。

技术领域

本发明属于光干涉计量技术领域，特别是一种多个球面标准镜头同步测量的绝对检验方法。

背景技术

在干涉检测中，面形误差检测精度主要受到参考面质量的影响。为得到被测面的绝对面形误差分布信息，现有的解决方案有：一是提供更高面形精度的参考面，如利用点衍射干涉仪产生接近理想球面的参考面，该方法需要额外搭建点衍射干涉仪，实现难度高；二是对参考面误差进行标定，分离出参考面误差影响来提高检测精度，即绝对检验技术。

现有的球面绝对检测技术有两球面法、平移旋转法、随机球法和三球面法等。两球面法检测时，测试光在猫眼位置会发生光路反转而失去共光路条件，导致干涉检测结果对调整误差不敏感，在结果中可能引入彗差、像散等调整误差，进而影响绝对检验结果的准确性。平移旋转法需要将面形分解为旋转对称项和旋转非对称项，数据处理复杂；而且平移操作会引入倾斜，面形上产生像散项，难以消除。随机球法为实现高精度测量，需要小球精度达到2nm RMS，制造成本高；同时，需要进行多测测量，不同时刻的时空特性会影响测量结果的重复性；此外，仍无法定量解释不同测试之间是否满足非相关性采样区域，影响结果收敛的准确性。1971年，由Harris等将三面互检法引入到球面测试领域。1989年，Elssner等对三球面绝对检验做了详细的理论研究和实验测试。2008年，Schreiner等利用奇偶项分解，结合两球面的猫眼位置完成了面形检测，并实现了面形拼接，但猫眼位置的检测带来了新的像差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、易实现的多个球面标准镜头同步测量的绝对检验方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多个球面标准镜头同步测量的绝对检验方法，包括以下步骤：

步骤1，以测试面为基准建立坐标系：以斐索型激光干涉仪的光轴发射的相反方向为z轴，垂直地面向上为y轴，而x轴、y轴、z轴构成拇指沿光轴反方向的右手坐标系；采用斐索型激光干涉仪，球面B作为参考面，球面A作为测试面，进行一次干涉测量，得到相对面形M₁；

步骤2，将球面B作为参考面，沿着z轴方向球面A逆时针绕轴旋转90度后作为测试面，进行一次干涉测量，得到相对面形M₂；

步骤3，将球面B换为球面C，球面C作为参考面，沿着z轴方向将球面A顺时针绕轴旋转90度即保持第一次测量时的位置作为测试面，进行一次干涉测量，得到相对面形M₃；

步骤4，将球面A换为球面B，球面C作为参考面，球面B作为测试面，进行一次干涉测量，得到相对面形M₄；

步骤5，综合步骤1～4的测量结果，利用奇偶函数分解和Fourier级数选频方法，分解得到球面A、B、C的奇偶函数各项，最终确定球面A、B、C各自的绝对面形分布。

进一步地，步骤1所述采用斐索型激光干涉仪，球面B作为参考面，球面A作为测试面，进行一次干涉测量，得到相对面形M₁，公式如下：

M₁＝W_s+[B(x,y)]^T+[A(x,y)]¹⁸⁰ (1)