[发明专利]快速、准确的光学非球面的实时检测方法

摘要

一种快速、准确的光学非球面的实时检测方法，利用光学设计软件仿真出旋转轴对称光学非球面相对于最接近球面的波像差，使用数字波面干涉仪利用球面镜头直接测量出旋转轴对称光学非球面相对于镜头参考面的波像差，经过一些数学运算，将两者像素一一对应，然后做差法运算，即可得到非球面实际面形与理论面形的残差分布，从而实现对旋转轴对称光学非球面的实时检测。本发明具有快速、准确、检测范围广等优点，具有广阔的市场前景。本检测方法可以检测非球面的最大非球面度和非球面度梯度取决于数字波面干涉仪内CCD的分辨率。

主权项

一种快速、准确的光学非球面的实时检测方法，其特征是：利用光学设计软件仿真出旋转轴对称光学非球面相对于最接近球面的波像差，称为理论波像差，将此波像差，在极坐标下利用zernike多项式进行拟合，令x=rcosα，y=rsinα，将极坐标下的zernike方程转化为直角坐标下的形式；使用数字波面干涉仪利用球面镜头直接测量出旋转轴对称光学非球面相对于镜头参考面的波像差，称为实际波像差；实际波像差用离散的三维矩阵(x,y,z)表示，x，y表示像素的位置，z表示对应像素位置波像差的矢高；根据实际波像差的三维矩阵，确定实际波面的有效像素，以此为依据对理论波像差在直角坐标系下的zernike多项式进行像素划分，将zernike多项式表示的理论波像差转化为矩阵(x',y',z')的形式，保证与实际波像差有效像素的分布相同，将实际波像差的矩阵和理论波像差的矩阵统一到同一坐标系下，让两个波像差的像素一一对应，然后将两个波像差的矢高做差法运算，即Δz=z'‑z，即得到非球面实际面形与理论面形的残差分布，从而实现对旋转轴对称光学非球面的实时检测；数字波面干涉仪测量出待测光学非球面的全口径波像差，并去除位置、倾斜、离焦误差；利用光学设计软件，对旋转轴对称非球面进行自准直检测进行仿真，得到非球面相对于最接近球面的波像差。