高陡度凸二次非球面的无像差点法子孔径拼接测量方法

摘要

本发明公开了一种高陡度凸二次非球面的无像差点法子孔径拼接测量方法，将被测二次非球面划分若干子孔径，使得波面干涉仪发出的测试光束大致照射在其上划分的第一个子孔径区域，在满足无像差点法测试条件下利用波面干涉仪测量子孔径的面形误差并将数据存盘，依此测量第二个子孔径区域直到测量所有子孔径的面形误差，将各子孔径测量数据输入计算机进行处理，通过无像差点法子孔径拼接算法进行全口径面形重构，获得被测二次非球面的面形误差。本发明无需非球面补偿器，是一种低成本、高精度的高陡度凸二次非球面面形误差测量方法。

主权项

一种高陡度凸二次非球面的无像差点法子孔径拼接测量方法，其特征在于采用以下步骤：第一步：将波面干涉仪、被测二次非球面和球面反射镜安装在相应平台上，将被测二次非球面划分为若干互有重叠的子孔径，主要考虑子孔径重叠系数、全口径覆盖能力以及结构约束要求，通过计算入射光束和反射光束的边缘光线与被测二次非球面的交点，确定被测子孔径的范围，使得波面干涉仪发出的测试光束大致照射在被测二次非球面上划分的第一个子孔径区域；第二步：通过调整波面干涉仪或被测二次非球面的位置和姿态，以及球面反射镜的位置和姿态，使得满足无像差点法测试条件，即波面干涉仪发出的球面波测试光束的汇聚点与球面反射镜的曲率中心位于被测二次非球面的一对无像差点上，测试光束首先经被测二次非球面反射后沿法向照向球面反射镜，即反射光束的反向延长线汇聚点与球面反射镜的曲率中心重合，反射光束经过球面反射镜反射后再次照射到被测二次非球面上，再经被测二次非球面反射后沿原路返回波面干涉仪，与干涉仪参考面反射的参考光束相遇发生干涉，实现被测二次非球面上子孔径的无像差点法干涉测量；第三步：利用波面干涉仪测量子孔径的面形误差并将数据存盘；第四步；通过调整波面干涉仪或被测二次非球面的位置和姿态，以及球面反射镜的位置和姿态，使得波面干涉仪发出的测试光束照射在被测二次非球面上划分的第二个子孔径区域且满足无像差点法测试条件，利用波面干涉仪测量子孔径的面形误差并将数据存盘；第五步：重复第四步直到实现被测非球面上划分的所有子孔径的面形误差测量，将各子孔径测量数据输入计算机进行处理，通过无像差点法子孔径拼接算法进行全口径面形重构，包括自动计算各子孔径测量过程中干涉仪相对被测二次非球面的初始位姿，自动确定任意两个被测子孔径之间的重叠数据，最后通过迭代优化，补偿测量过程中的六自由度位姿误差、最佳拟合二次非球面参数误差，从而实现将多个子孔径的误差面形图拼接成全口径上的误差面形图，获得被测二次非球面的面形误差。