[发明专利]在球面面形干涉检测中高精度消除离焦误差及倾斜误差的方法

摘要

本发明公开了一种在球面面形干涉检测中高精度消除离焦误差及倾斜误差的方法。首先通过干涉仪获得包含离焦、倾斜的波面数据，并测量待测球面曲率半径和口径作为去除倾斜、离焦的辅助数据。在待测球面半径的测试中使用白光干涉的方法保证了测量的精度。而后利用波面拟合对应项系数和倾斜误差、离焦误差的关系，以及离焦量和光程差的精确关系分步去除波面数据中常数项、倾斜误差和离焦误差，最后去除常数项、倾斜误差和离焦误差的残差以得到高精度的面形数据。本发明通过对球面干涉检测，特别是小F/#被检面的研究，提供了一种光学元件球面面形检测中消除离焦和倾斜影响的新方法，对高质量光学元件的检测与加工具有重要的应用价值。

主权项

1.一种在球面面形干涉检测中高精度消除离焦误差及倾斜误差的方法，其特征在于包括以下步骤：1)利用干涉仪测得待测球面的面形数据W(x，y)，确定球面的被检区域；2)通过白光干涉法测得待测球面的曲率半径R；3)测出待测球面的口径并结合干涉仪标准面的F数得到待测球面被检区域任一点(x，y)所对应的孔径角α，其中最大孔径角为α_max；4)对步骤1)中测得待测球面的面形数据W(x，y)进行36项泽尼克多项式拟合，得到常数项系数Z₀、Y方向倾斜项系数Z₁、X方向倾斜项系数Z₂和离焦项系数Z₃，消除待测球面的面形数据W(x，y)中的倾斜项和常数项得到面形数据W₁(x，y)；5)利用离焦项系数Z₃和被检区域的孔径角α_max得到待检球面测试中离焦量的估计值6)由离焦量δ和被检面孔径角α，得到待检球面被检区域任一点(x，y)在测试过程中由离焦引入的光程差OPD＝δ·(1-cosα)；7)消除步骤4)中得到的待测球面波面数据W₁(x，y)中由于面形测试过程中因离焦引入光程差OPD，得到初次去除离焦后待测球面波面数据W₂(x，y)＝W₁(x，y)-OPD；8)对待测球面波面数据W₂(x，y)采用36项泽尼克多项式拟合，得到W₂(x，y)＝Z′₀+Z′₁y+Z′₂x+Z′₃[2(x²+y²)-1]+Z′₄(y²-x²)+......消除常数项系数Z₀′、Y方向倾斜项系数Z₁′、X方向倾斜项系数Z₂′和离焦项系数Z₃′，得到待测球面的面形数据W₃(x，y)＝Z′₄(y²-x²)+......