[发明专利]采用变形镜的拼接干涉检测非球面面形的装置

摘要

采用变形镜的拼接干涉检测非球面面形的装置属于光学检测技术领域，本发明包括干涉检测系统、变形镜补偿系统、机械调整机构和计算机数据处理模块；具体包括如下步骤：步骤一：搭建应用变形镜的拼接干涉检测装置；步骤二：划分子孔径；步骤三：移动到待检测的子孔径位置，根据建模以及干涉条纹调整变形镜面形或折射率；步骤四：子孔径干涉图采集处理；步骤五、子孔径回程误差校正；步骤六、全口径面形拼接。本发明结合变形镜与子孔径拼接干涉检测法，可有效地减少覆盖全口径所需的子孔径数目，增加各子孔径和重叠区域的有效面积，解决了由于重叠区很小而影响拼接精度的难题。

主权项

1.采用变形镜的拼接干涉检测非球面面形的装置，其特征在于，包括变形镜补偿系统、干涉检测系统、机械调整机构和计算机数据处理模块；所述计算机数据处理模块包括变形镜控制单元(12)、多维调整台控制单元(13)、干涉图采集处理单元(14)、回程误差校正单元和子孔径拼接算法单元；待检测非球面(8)固定在所述机械调整机构上，所述干涉检测系统通过变形镜补偿系统补偿与待检测非球面(8)反射光的光程差，所述干涉图采集处理单元(14)和干涉检测系统中的探测器(6)连接；所述干涉图采集处理单元(14)与所述变形镜控制单元(12)和回程误差校正单元连接，变形镜控制单元(12)根据干涉图对变形镜(4)的调节进行闭环反馈，控制多维调整台控制单元(13)对多维调整台(11)的运动进行闭环反馈控制，探测器(6)采集到的各个子孔径干涉图经所述干涉图采集处理单元(14)处理，得到各个子孔径返回波前相位，各个子孔径返回波前相位经回程误差校正单元得到各个子孔径面形信息，各个子孔径面形信息经子孔径拼接算法单元处理得到全口径面形信息；采用变形镜的拼接干涉检测非球面面形的装置的检测方法包括以下步骤：步骤一：搭建采用变形镜的拼接干涉检测非球面面形的装置；步骤二：系统建模，划分子孔径，并制作各个子孔径的参考文件，具体为：1)根据待检测非球面(8)的最佳拟合球的曲率半径、最佳拟合球的口径、参考球面的曲率半径、参考球面的口径和子孔径重叠区域进行子孔径规划；2)根据检测装置中非球面干涉检测系统的具体器件的参数，在光学设计软件中对非球面干涉检测系统进行建模，得到系统模型；3)根据步骤1)对子孔径进行的规划在步骤2)中得到的系统模型中进行子孔径划分；4)通过干涉仪检测面形误差ε已知的高精度球面，得到高精度球面面形的测量值Wsphere‑test；在Zemax光学设计软件中模拟理想参考球面对高精度球面进行检测，高精度球面面形精度检测结果为Wsphere‑ideal，通过公式(1)得到干涉仪系统误差EI和准直镜制造装配误差EF：EI+EF＝Wsphere‑test‑Wsphere‑ideal‑2ε  (1)5)通过系统模型模拟检测理想非球面(8)任意一个子孔径面形Wasphere‑ideal；将任意一个子孔径面形Wasphere‑ideal作为非球面(8)偏离参考球面造成的误差，根据公式(2)得到子孔径的参考相位Wreference：Wreference＝Wasphere‑ideal+Wsphere‑test‑Wsphere‑ideal‑2ε  (2)；步骤三：根据子孔径划分得出检测各子孔径所需多维调整台(11)各轴的运动量对非球面(8)进行准确定位，并根据系统模型和干涉条纹调整变形镜(4)面形或折射率，直到干涉条纹图满足检测要求；步骤四：通过干涉图采集处理单元(14)采集各个子孔径干涉图，利用解包裹算法进行干涉图相位解调，得到实验中探测器(6)接收到的各子孔径波前相位Wasphere‑test；步骤五：在根据公式(3)计算得到各个子孔径面形εasphere：其中：Wasphere‑test为子孔径波前相位Wreference为子孔径的参考相位；步骤六：根据步骤五中得到的各子孔径面形εasphere，通过拼接算法减少机械误差对拼接结果的影响，最终将各子孔径面形数据拼接，得出全口径面形。