[发明专利]检测范围广的凹非球面的实时检测方法

摘要

本发明公开了一种检测范围广的凹非球面的实时检测方法，用平面自准直法仿真出凹非球面相对于最接近抛物面的波像差，在极坐标下利用zernike多项式进行拟合，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测量出非球面相对于抛物面的波像差，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，即可得到非球面实际面形与理论面形的残差分布。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。

主权项

一种检测范围广的凹非球面的实时检测方法，其特征是：用平面自准直法仿真出凹非球面相对于最接近抛物面的波像差，即非球面相对于抛物面的理论波像差，将此波像差，在极坐标下利用zernike多项式，取前36项或前37项进行拟合，令x=rcosθ，y=rsinθ，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搭建平面自准直光路测量出非球面相对于抛物面的波像差，即非球面相对于抛物面的实际波像差，这个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，从而实现对近抛物面的旋转轴对称凹非球面的实时检测；所述使用数字波面干涉仪利用球面镜头搭建平面自准直光路是将标准平面镜置于干涉仪球面镜头与待检非球面镜之间，标准平面镜到干涉仪镜头焦点的距离小于rd/(2D)，其中r为待检非球面镜的顶点曲率半径，d为标准平面镜中心孔的直径，D为待检非球面镜口径；标准平面镜口径不小于待测非球面镜口径，标准平面镜中心开中心孔，中心孔的大小不大于凹非球面中心盲 区的大小；利用光学设计软件对近抛物面的旋转轴对称凹非球面进行平面自准直检测进行仿真，检测光路如图2所示，得到非球面相对于最接抛物面的理论波像差。