[发明专利]基于虚拟干涉仪法的瑞奇-康芒检测方法及系统

说明书

公开了基于虚拟干涉仪法的瑞奇‑康芒检测方法及系统，能够方便快捷地实现高精度待测面形解算，降低了对测试场地面积的要求，有效抑制坐标转换法中的插值误差。方法包括：测量瑞奇‑康芒检测光路中的各项参数，在光学设计软件中构建虚拟干涉仪；对实际测量获取的平面镜引入的系统波像差进行Zernike拟合，获取系统波像差的各项Zernike系数；将系统波像差的各项Zernike系数作为系统的优化目标，将待测平面镜面形的Zernike系数作为优化变量，利用光学设计软件的优化功能进行优化，直至虚拟干涉仪获取的与实际测量获取的系统波像差一致；提取待测镜面的各项Zernike系数，生成含有调整离焦误差的待测面形S₁(x,y)；将系统波像差中的离焦项Zernike系数作为优化目标，进行优化；得到待测面形S₀(x,y)。

技术领域

本发明涉及光学面形检测的技术领域，尤其涉及一种基于虚拟干涉仪法的瑞奇-康芒检测方法，还涉及一种基于虚拟干涉仪法的瑞奇-康芒检测系统。

背景技术

光干涉是一种高效的光学面形检测方法，可以准确反映面形质量，在光学元件的生产加工与检测中有着重要作用。随着天文光学的不断发展，对于大口径光学平面镜(1000mm)的需求逐渐增多，而传统的商用干涉仪口径多在100mm至150mm之间，很难对其进行全口径测量。瑞奇-康芒法可以较好实现大口径平面镜的全口径测量，在检测过程中，需要一块面形较好的球面镜，其口径在被检平面镜口径1.2～1.3倍之间。由于球面镜的检测及加工技术已经比较成熟，加工难度会较低。整个检测系统元件较少，原理简单易于实现，同时也降低了成本。

影响矩阵法与坐标转换法是在瑞奇-康芒检测中两种常用的方法。传统的影响矩阵法通过人工计算推导平面面形偏差对系统波像差的影响矩阵，为了简化计算，公式推导是取在F/#(F/#为光学专有名词，为焦距与口径之比)足够大时候的近似情况。然而在现实测量中测量场地受限，无法构建足够长的测试光路，以保证算法要求的足够大F/#；而且较长的光路对实验环境的要求也更为苛刻，气流与振动等不可控因素会给实验结果带来巨大的误差；坐标转换法精确推导了镜面面形与系统波像差之间的关系，然而其算法复杂，且需要进行插值运算，从而引入插值误差。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于虚拟干涉仪法的瑞奇-康芒检测方法，其能够方便快捷地实现高精度待测面形解算，降低了对测试场地面积的要求，可以有效抑制坐标转换法中的插值误差。

本发明的技术方案是：这种基于虚拟干涉仪法的瑞奇-康芒检测方法，其包括以下步骤：

(1)测量瑞奇-康芒检测光路中的各项参数，包括：干涉仪焦点与被测镜中心之间的距离、待测镜的半径、反射球面镜的曲率半径与瑞奇角，根据上述参数，在光学设计软件中构建虚拟干涉仪；

(2)对实际测量获取的平面镜引入的系统波像差进行Zernike拟合，获取系统波像差的各项Zernike系数；

(3)在光学设计软件中，将系统波像差的各项Zernike系数作为系统的优化目标，将待测平面镜面形的Zernike系数作为优化变量，利用光学设计软件的优化功能进行优化，直至虚拟干涉仪获取的系统波像差与实际测量获取的系统波像差一致；

(4)提取待测镜面的各项Zernike系数，生成含有调整离焦误差的待测面形S₁(x,y)；将系统波像差中的离焦项Zernike系数作为优化目标，进行优化，z₁为优化结果，获取离焦量在优化过程中，引入的面形误差基底D₁(x,y)；

(5)得到待测面形S₀(x,y)为：

S₀(x,y)＝S₁(x,y)-z₁×D₁(x,y) (1)。