[发明专利]一种非球面方程的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学检测领域，特别提供了一种非球面方程的测量方法。

背景技术

在光学设计中，单个球面可以供优化的自由度只有曲率半径；而非球 面除了顶点曲率半径之外，还有二次曲面常数和高阶项系数。由于非球面 比球面拥有更多设计的自由度，所以在很多光学系统中，都普遍采用非球 面元件来减小系统的复杂度，并提高系统的成像质量。

当前，对于非球面的检测，大多都集中在非球面的面形上，即采用拼 接法(环形子孔径拼接或者圆形子孔径拼接)或零位补偿法(补偿镜法或计算 全息法)来对非球面检测检测，很少关注对非球面方程的检测。

因此，研发一种非球面方程的检测方法，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种非球面方程的测量方法，以实现 在完全未知非球面方程的情况下测量获得非球面方程。

本发明提供的技术方案具体为，一种非球面方程的测量方法，其特征 在于，包括：

1)利用移相干涉仪测量被测非球面的环形面形图，利用测距干涉仪测 量被测非球面距离上一环形面形图测量点的相对位移量；

2)依据所述移相干涉仪测量的环形面形图，计算获得在测量点对应的 “零条纹”半径；

3)依据所述“零条纹”半径、所述测距干涉仪测量的相对位移量以及 非球面方程的导数表达式，采用迭代优化法计算出被测非球面的方程。

优选，所述依据所述移相干涉仪测量的环形面形图，计算获得在测量 点对应的“零条纹”半径，包括：

如果环形干涉条纹与图像中心点不连通，在环形面形图上采用数值微 分法计算出满足阈值要求的坐标，而后采用最小二乘法计算获得在测量点 对应的“零条纹”半径；

如果环形干涉条纹与图像中心点连通，采用Zernike的离焦和球差拟合 法，计算获得在测量点对应的“零条纹”半径。

进一步优选，所述采用Zernike的离焦和球差拟合法，计算获得在测量 点对应的“零条纹”半径公式为：

ρi=3a2-a16a2]]>

其中，a₁表示离焦系数，a₂表示球差系数，且所述a₁和a₂可通过对环形 面形图进行Zernike拟合获得。

进一步优选，所述非球面方程的导数表达式为：

z′(ρ)=cρ1-c2ρ2+Σn=0MbnPn(ρ/ρmax)]]>