通用數(shù)字化高精度非球面干涉檢測技術(shù)與系統(tǒng)研究.pdf

1、由于非球面比球面可以提供更大的自由度，所以在光學系統(tǒng)中使用非球面可以縮小系統(tǒng)整體外形尺寸，減輕系統(tǒng)重量，改善像質(zhì)等，從而提高系統(tǒng)的整體性能。然而，由于非球面形狀及光學特性各異，非球面檢測系統(tǒng)歷來都是個難題。
　　 非球面的檢測方法很多，主要有零位干涉檢測法、非零位干涉檢測法、輪廓法等。零位干涉檢測法中的零位補償透鏡法及計算全息法等都是“一對一”型檢測，雖然精度較高但無法實現(xiàn)通用化檢測，且檢測周期長，造價高；僅針對二次曲面的無像差

2、點法需要至少一塊口徑大于被測非球面的輔助鏡，雖具有一定通用性但輔助鏡也極大地限制了其的應(yīng)用。輪廓法的檢測效率較低，并且接觸式輪廓儀很容易將被測表面劃傷。目前的非零位檢測法，如長波長法、雙波長法、剪切法等雖然一定程度上可以實現(xiàn)通用化檢測，但由于非零位檢測具有較大的回程誤差，而大多都沒有進行非零位誤差校正，故精度較低。
　　 本論文主要研究可用于非球面通用、數(shù)字化的非零位干涉體系、波前補償、面形重構(gòu)、測量數(shù)據(jù)及圖像處理技術(shù)等。該研究

3、對非球面檢測技術(shù)，特別是非球面的非零位通用、數(shù)字化檢測技術(shù)具有重要的意義。主要研究內(nèi)容有：
　　 論述了非球面檢測，特別是通用化、數(shù)字化檢測技術(shù)在光學測試及儀器等領(lǐng)域的重要意義。對國內(nèi)外各種非球面加工及檢測技術(shù)做了系統(tǒng)分析，提出了研究可用于非球面通用化、數(shù)字化檢測技術(shù)的必要性。
　　 針對非零位檢測中返回波前往往具有較大畸變的特點，提出了利用部分零位透鏡對一定范圍內(nèi)非球面進行部分補償。詳細論述了部分零位鏡的設(shè)計過程，分析

4、了部分零位鏡的特性，并進而建立一整套可實現(xiàn)非球面通用化檢測的部分零位鏡體系。
　　 研究了非球面非零位干涉檢測中的回程誤差問題。詳細分析并推導了回程誤差的表現(xiàn)形式及其對檢測結(jié)果的影響。提出了初步校正非球面非零位檢測中的回程誤差的方法，并進行了實驗驗證。
　　 建立了能對被測非球面狀態(tài)進行全面描述的狀態(tài)矩陣，提出了基于最小二乘算法的非球面面形逆向迭代優(yōu)化重構(gòu)技術(shù)。并通過大量仿真計算，研究了該重構(gòu)技術(shù)在面形檢測方面的能力。<

5、br>　　 提出了可用于非球面通用、數(shù)字化檢測的光路布局及處理流程。對整個檢測系統(tǒng)進行了系統(tǒng)建模，并通過大量計算機仿真實驗，分析了應(yīng)用逆向迭代優(yōu)化及部分零位鏡補償進行數(shù)字化非球面非零位檢測的誤差問題，為實際檢測系統(tǒng)的建模精度控制提供了有力指導。
　　 建立了基于Twymann-Green干涉體系的實驗裝置，對實際口徑為159mm,頂點球半徑為818.952mm的拋物面進行了檢測，精度RMS值優(yōu)于1/30波長，達到了預期的效果，