[发明专利]结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法

说明书

本发明公开的结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法，属于非球面测量领域。本发明实现方法为：获取被测非球面名义参数，利用获取被测非球面名义参数，结合光学设计软件设计并加工部分补偿透镜与色散物镜。根据部分补偿透镜和色散物镜建立结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量系统。利用非球面参数误差干涉测量系统获得最佳补偿位置变化。测量被测非球面与理想非球面之间的面形变化，并计算面形变化四次分量的系数。根据最佳补偿位置距离变化方程和系数方程计算非球面的面形参数误差，即实现对非球面的面形参数误差的测量。本发明能够实现非接触、高精度的位移测量，在测量中无需移动透镜组的位置，具有操作简单、易于测量的优点。

技术领域

本发明涉及结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法，属于非球面测量领域。

背景技术

非球面的面形参数包括顶点曲率半径和二次曲面常数。这两个参数共同决定了非球面的形状特征，其中，顶点曲率半径不仅影响非球面的轮廓，还决定了非球面的基本性质，进而影响光学系统的像差和成像质量；而二次曲面常数是非球面的分类依据。精确测量面形参数误差，对于光学非球面的加工和装调非常重要。通常情况下，利用接触法或非接触法可以获得被测面的面形轮廓，然后对面形轮廓直接进行曲率拟合，可以得到被测面的面形参数。面形参数的测量值与标称值的差值，即为该非球面的面形参数误差。

干涉法是一种通用的光学非球面面形测量方法，而部分补偿干涉法具有结构简单、设计加工难度低的优点。在部分补偿干涉系统中，准直光经过补偿透镜后，其波前与非球面并不是完全吻合的，因此，反射光再次经过补偿透镜后，不再是准直光。当非准直反射光与参考准直光干涉时就会得到理想干涉条纹，实际条纹与理想干涉条纹的差异就反映了被测非球面的面形误差。

部分补偿干涉法是一种相对测量方法，可以直接测得被测非球面的面形误差。但是，由于被测面和部分补偿透镜的相对位置无法确定，通过部分补偿干涉法无法直接获得被测非球面的面形参数误差，这是目前需要解决的一大难题。

现已有的解决方法是结合激光差动共焦对被测面和部分补偿透镜进行定位，该方法能够实现高精度的测量，具有无需扫描装置、结构简单的优点，但是在定位过程中需要移动透镜组的位置，增加了测量的不确定度和复杂度。

发明内容

为了解决非球面参数误差干涉测量法中定位被测面和部分补偿透镜的难题，本发明公开的结合色散共焦定位的非球面参数误差测量方法要解决的技术问题是：结合色散共焦定位确定被测面和部分补偿透镜相对位置，进而提高测量非球面的面形参数误差的测量精度。本发明能够实现非接触、高精度的位移测量，在测量中无需移动透镜组的位置，具有操作简单、易于测量的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法，实现方法为，获取被测非球面名义参数，利用获取被测非球面名义参数，结合光学设计软件设计并加工部分补偿透镜与色散物镜。根据部分补偿透镜和色散物镜建立结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量系统。利用所述非球面参数误差干涉测量系统获得最佳补偿位置变化。测量被测非球面与理想非球面之间的面形变化，并计算面形变化四次分量的系数。根据最佳补偿位置距离变化方程和系数方程计算非球面的面形参数误差，即实现对非球面的面形参数误差的测量。

本发明公开的结合色散共焦定位的非球面参数误差干涉测量方法，包括如下步骤：

步骤1：获取被测非球面名义参数，利用获取被测非球面名义参数，结合光学设计软件设计部分补偿透镜，得到设计后的部分补偿透镜的设计参数，并构建非球面参数误差干涉测量系统模型。

步骤1.1：获取被测非球面名义参数。

获取被测非球面名义参数包括被测非球面的口径、顶点曲率半径、二次曲面常数和高次非球面系数。

步骤1.2：利用获取被测非球面名义参数，结合光学设计软件设计部分补偿透镜。