[发明专利]非球面光学元件顶点的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非球面光学元件，尤其是涉及一种非球面光学元件顶点的检测方法。

背景技术

在光学系统中采用非球面光学元件，与采用球面镜相比，不仅能够增加光学设计的自由度，减少光学元件的使用数目，有利于矫正相差，提高系统的成像质量，而且能大大减少系统的尺寸及质量(参见文献：谢晋.光学非球面的超精密加工技术及非接触检测[J].华南理工大学学报(自然科学版)，2004，32(2)：94-98)。非球面光学产品有着广泛的应用前景，目前高精度非球面镜已经被广泛应用于军事(如：激光武器等)、民用品(如：数码相机、激光打印机等)、医疗等，因而高质量、高精度的非球面光学元件的需求正与日俱增。

但长期以来非球面加工和检测方面的问题未能得到很好的解决，因此非球面光学元件价格昂贵，从而限制了非球面光学元件的应用。在非球面工件加工中，精度是关键，要想提高加工精度就必须不断地检测，并且反馈检测结果，对加工过程进行不断的修正，所以非球面的检测技术是非球面工件加工的决定性因素。由于光学系统的非球面各带区的曲率不同，同时对非球面的要求不同，以及其本身的参数各不同，到目前为止还没有出现一种比较完善的面形检测方法。特别对于非球面，由于其没有对称轴，这就大大增加了检测的难度，因此，先检测出非球面光学元件的顶点，再根据光学元件的顶点制定相应的检测方法，这将会大大降低检测难度、并且能够提高检测效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种原理简单、易于实现，可有效地提高非球面光学元件的检测效率，并降低非球面光学元件的检测难度的非球面光学元件顶点的检测方法。

本发明的技术方案是基于三坐标检测仪精确测量得到非球面光学元件表面点坐标的特点，通过三坐标检测仪在非球面光学元件表面对角两侧任取两不同点测量出坐标值，根据这两点的坐标值通过一系列的演算，并根据演算结果进行再测量，最后应用迭代算法迭代检测顶点，直至检测到顶点的满足设定精度为止才停止测量，输出满足检测精度要求的顶点坐标，否则继续测量、演算、迭代。

本发明包括以下步骤：

1)在非球面光学元件表面对角两侧分别任取两点P₁、P₂，设P₁为检测起点，P₂为检测终点，通过三坐标检测仪测量，得到P₁、P₂坐标分别为p₁(x₁，y₁，z₁)和p₂(x₂，y₂，z₂)，以p₁(x₁，y₁，z₁)和p₂(x₂，y₂，z₂)这两点为对角点，确定形成一个矩形检测区域；

2)取在矩形检测区域上的已知A点坐标B点坐标，D点坐标E点坐标其中的z_A，z_B，z_D，z_E可以通过三坐标检测仪的测量传感器探测确定；

3)设AB＝L，DE＝M，取点C为AB，DE中点，则AC‾=12L,]]>DC‾=12M,]]>C点坐标z_C可以通过三坐标检测仪的测量传感器探测确定；

4)求出过A、B、C三点的圆的对称轴Z′，沿对称轴Z′方向第一次检测到顶点O₁；