[发明专利]一种绕光轴旋转对准误差分析方法

权利要求书

1.一种绕光轴旋转对准误差分析方法，其特征在于包含以下步骤：

1)调整被测光学元件检测装置，使被测光学元件和参考面处于共焦位置，即二者的曲率中心点重合，此时检测得到被测光学元件的面形数据W₁(x，y)，所述面形数据就是很多数据点的集合，每个数据点对应着被测光学元件上相应点相对于标准参考面形的误差，单位为波长；

2)将测得的被测光学元件面形数据W₁(x，y)进行36项泽尼克条纹多项式拟合，得到W₁(x，y)＝a₁Z₁(x，y)+a₂Z₂(x，y)+a₃Z₃(x，y)+…+a₃₆Z.₃₆(x，y)，其中，(a₁，a₂，a₃，…，a₃₆)为各项拟合系数，Z₁(x，y)，Z₂(x，y)，Z₃(x，y)，…，Z₃₆(x，y)为各项泽尼克条纹多项式表达式；

3)将被测光学元件绕光轴旋转180度，测得被测光学元件旋转后的面形数据W₂(x，y)，其单位为波长；

4)将测得的被测光学元件面形数据W₂(x，y)进行36项泽尼克条纹多项式拟合，得到W₂(x，y)＝a′₁Z₁(x，y)+a′₂Z₂(x，y)+a′₃Z₃(x，y)+…+a′₃₆Z.₃₆(x，y)，其中，(a′₁，a′₂，a′₃，…，a′₃₆)为各项拟合系数；

5)将两次拟合得到的旋转对称项即第i项多项式拟合系数对应相减，即|a_i-a′_i|，其中i＝n²，n＝2，3，4，…；

6)如果各项拟合系数|a_i-a′_i|差值均小于一定阈值，该阈值需要通过理论仿真确定，将第2步获得的面形数据平移几个像素，分析其拟合系数变化，然后根据实际精度要求控制，否则返回步骤1)，重新进行调整测量，直至重新确定的初始位置和旋转180度位置测量数据的各旋转对称项项拟合系数差值满足所设定的阈值条件；

7)然后，以180度位置为初始位置，返回步骤3)进行调整测量，此时被测光学元件旋转角度为180/2＝90度，直至重新确定的初始位置和旋转90度位置测量数据的各旋转对称项拟合系数差值满足所设定的阈值条件；

8)按步骤(7)重复进行N次调整测量，每次调整测量的旋转角度均为上一次的1/2，直至所有测量数据各旋转对称项拟合系数差值均满足所设定的阈值条件，说明被测光学元件的中心旋转轴已和光轴重合较好，绕光轴旋转产生的偏心和倾斜误差可忽略不计。

2.根据权利要求1所述的一种绕光轴旋转对准误差分析方法，其特征在于所述的在各旋转角度位置检测被测光学元件的步骤如下：

1)首先在初始位置对被测光学元件进行M次重复测量；

2)根据测得数据的PV和RMS值粗大误差剔除原则莱以特准则，剔除这M次测量数据中的粗大误差；

3)以剔除粗大误差后的所有测量数据(M1)的平均结果作为该位置面形测量数据，绘制测量数据平均结果(数据平均次数为P，P＝1，2，…，M1)与测量数据(M1次平均结果)的残差图RMS值随测量次数P变化的曲线图；

4)当面形残差图RMS值随测量次数变化的曲线斜率小于一定阈值(阈值可根据检测精度大小可调)时，选取该测量次数(M2)作为接下来各旋转角度位置处的总测量次数，即M值；

5)以剔除粗大误差后的M1次测量数据的平均结果作为该位置处的面形测量数据；

6)如果变化曲线的斜率变化不满足所要求的阈值，则增加初始测量次数M，重复以上测量过程。