干涉法实时检测浅度非球面的方法研究

摘要

光学制造技术、精密机械加工、计算机辅助设计及装调技术的发展，使非球面的制造和应用都有很大的改善。但是非球面元件在加工和检测上的困难，制约了非球面在光学系统中的广泛应用。 本文从浅度抛物面非零位干涉检测角度出发，首先通过计算，确定视频探测器的最大分辨率，得到ZYGO干涉仪直接检测非球面的适用范围。然后通过编制Zernike多项式系数计算程序，并输入所测非球面的数学模型，计算理想波像差函数。通过ZYGO干涉仪直接检测浅度非球面，对获得的干涉图波像差数据与用编程计算得到的理想波像差数据进行波面相减，得到抛物镜的实际面形误差。 在用干涉法实时检测抛物面时，由于光线不是按原路返回，所以在测量过程中，光路中各种透镜不同位置的面形偏差也不可避免地混合在测量结果中。结合绝对检测法对抛物面作进一步精确测量，再进行波面相减，得到抛物镜的绝对面形偏差，提高了测量精度。并利用自准法检验了所用方法检测数据的正确性，取得了较好的实验结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2常用非球面检测方法概述

§1.3课题研究的主要内容及意义

§1.4本文主要研究方法及技术路线

§1.5小结

第二章ZYGO GPI XP HR菲索型数字干涉仪及其功能扩展

§2.1干涉检测主要方法及其原理

§2.1.1静态条纹分析法

§2.2.2动态条纹分析法

§2.2 ZYGO XP GPI HP菲索型数字干涉仪及其适用范围

§2.3 ZYGO干涉仪功能扩展，及其用于检验二次曲面的自准直系统

§2.3.1检验抛物面的自准直系统

§2.3.2检验椭球面的自准直系统

§2.3.3检验双曲面的自准直系统

§2.4小结

第三章Zernike多项式拟合的理论基础及实验分析

§3.1 Zernike多项式拟合的基本原理

§3.1.1 Zernike多项式的优点

§3.1.2 Zernike多项式拟合中的一些关键技术问题

§3.1.3波前在离散点上的Zernike多项式的表达

§3.1.4 Zernike多项式拟合的方向问题

§3.2非球面数学模型的建立

§3.3程序计算

§3.4程序正确性验证

§3.5干涉法实时检测浅度非球面及其位置的确定

§3.6小结

第四章表面绝对检测理论及实验结果

§4.1球面绝对检测原理

§4.2实验描述与对比

§4.3误差来源及其控制

§4.4结合表面绝对测量技术对抛物镜进行多次重复测量

§4.5小结

第五章非球面检测的实验验证

§5-1非球面检测的对比实验及其检测结果

§5.2小结

第六章误差及精度分析

§6.1实验误差精度分析

§6.2实验分析与结论

§6.2小结

第七章总结与展望

§7.1总结

§7.2展望

参考文献

附录1 ZERNIKE系数计算程序(抛物面)

附录2

1、作者简介

2、在读期间发表的学术论文

致谢