[发明专利]基于可变补偿透镜的非球面面形干涉测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于可变补偿透镜的非球面面形干涉测量方法，方法步骤包括：在波面干涉仪形成的点光源与被测非球面之间插入可变补偿透镜；调整可变补偿透镜在点光源与被测非球面之间的距离，使得经可变补偿透镜补偿后的剩余像差在波面干涉仪的动态测量范围内；根据经可变补偿透镜补偿后的剩余像差获取被测非球面的面形误差。装置包括波面干涉仪和可变补偿透镜，可变补偿透镜布置于波面干涉仪形成的点光源的前侧，可变补偿透镜和波面干涉仪的光轴重合，可变补偿透镜为平凹单透镜或平凸单透镜，平凹单透镜的凹面或平凸单透镜的凸面为高次非球面，本发明具有在不更换补偿器的情况下可对多种非球面面形进行干涉测量的优点。

主权项

1.一种基于可变补偿透镜的非球面面形干涉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在波面干涉仪(4)形成的点光源(5)与被测非球面(2)之间插入可变补偿透镜(1)，所述可变补偿透镜(1)为平凹单透镜或平凸单透镜，所述平凹单透镜的凹面或平凸单透镜的凸面为高次非球面，平凹单透镜或平凸单透镜的平面(11)布置于靠波面干涉仪(4)的一侧；2)调整可变补偿透镜(1)与点光源(5)之间的轴向距离L1、可变补偿透镜(1)与被测非球面(2)之间的轴向距离L2，使得经可变补偿透镜(1)补偿后的剩余像差在波面干涉仪(4)的动态测量范围内；3)根据经可变补偿透镜(1)补偿后的剩余像差获取被测非球面(2)的面形误差；其中，所述可变补偿透镜(1)的高次非球面的优化设计步骤如下：S1)在点光源(5)与目标非球面(20)之间插入可变补偿透镜(1)，可变补偿透镜(1)的平面(11)靠近点光源(5)一侧；S2)用拓展偶次非球面建模，模型的母线方程如下式(1‑1)所示，式(1‑1)中，z为光轴方向的坐标，ρ为径向坐标，k为二次常数，R为顶点曲率半径，r为归一化半径，αi为高次项系数，n为高次项的项数；S3)选定目标非球面(20)为抛物面、椭球面、双曲面和高次非球面中的任意一种，并确定目标非球面(20)的面形参数：口径D、顶点曲率半径R、二次常数k，其中k＝‑e2，e为偏心率；S4)以可变补偿透镜(1)到点光源(5)的轴向距离L3、可变补偿透镜(1)到目标非球面(20)的轴向距离L4、高次非球面的多项式系数αi为优化变量，以波像差均方根最小为优化目标，优化后得到可变补偿透镜(1)高次非球面的多项式系数αi。