[发明专利]一种基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统，其特征在于，包括波面干涉仪(1)、平面镜头(2)、高精度测距装置(3)和圆柱面部分补偿器(4)，所述平面镜头(2)布置于波面干涉仪(1)的输出端，所述圆柱面部分补偿器(4)布置于波面干涉仪(1)的平面镜头(2)与待测非圆柱面(5)之间以用于将平面镜头(2)发出的平面波面转换成非圆柱面波面，所述高精度测距装置(3)布置于平面镜头(2)和圆柱面部分补偿器(4)之间以测量圆柱面部分补偿器(4)与待测非圆柱面(5)之间的距离。

2.根据权利要求1所述基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统，其特征在于：所述波面干涉仪(1)为菲索型干涉仪或泰曼-格林型干涉仪。

3.根据权利要求1所述基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统，其特征在于：所述高精度测距装置(3)为基于短相干的干涉仪、或双频激光干涉仪、或外差测距干涉仪、或迈克耳逊干涉仪、或光纤干涉测距仪、或激光跟踪仪。

4.根据权利要求1所述基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统，其特征在于：所述圆柱面部分补偿器(4)为双凸圆柱面透镜、双凹圆柱面透镜、平凸圆柱面透镜、平凹圆柱面透镜、将平面波前转换为柱面波前的CGH元件中的一种或多种元件的任意组合。

5.根据权利要求1所述基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统，其特征在于：所述待测非圆柱面(5)的截线为二次曲线或高次曲线的非圆柱面，其方程为：

上式中，z表示非圆柱面的矢高，c为顶点曲率，k为非圆柱面截面曲线的二次常数，A₄,A₆,A₈,…分别为非圆柱面的截面曲线高次项x⁴,x⁶,x⁸,…的系数。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述基于圆柱面部分补偿器的非圆柱面面形干涉测量系统的应用方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在平面镜头(2)与待测非圆柱面(5)之间插入圆柱面部分补偿器(4)；

2)调整待测非圆柱面(5)到圆柱面部分补偿器(4)之间的距离，使待测非圆柱面(5)经圆柱面部分补偿器(4)补偿后的剩余像差在波面干涉仪的动态测量范围内，使得干涉条纹能被波面干涉仪(1)解析并实施干涉检测得到干涉测量结果；

3)通过高精度测距装置(3)测量圆柱面部分补偿器(4)到待测非圆柱面(5)的距离；

4)基于圆柱面部分补偿器(4)到待测非圆柱面(5)的距离、圆柱面部分补偿器(4)和待测非圆柱面(5)的设计参数在光学设计软件中对检测光路进行仿真得到检测光路的理论剩余像差，并根据干涉测量结果和检测光路的理论剩余像差获取待测非圆柱面的面形误差。