环形子孔径拼接高精度非球面检测技术研究

摘要

随着光学精密加工的发展，非球面已经越来越广泛地应用于各种光学系统中，非球面检测方法的局限性越来越成为制约非球面发展的重要因素之一。本文所研究的环形子孔径拼接技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称非球面的高精度检测技术，该技术降低了检验成本，同时可以消除辅助元件的设计、制造和调整误差对最终检测精度的影响。
　　本文介绍了非球面的相关光学性质，介绍了目前常用的非球面检测方法，重点讨论了环形子孔径拼接的检测原理和实验方法，详细讲述了环形子孔径算法，并对拼接算法进行了仿真验证。接着，本文又针对不同的拼接参数进行进一步的仿真，在仿真设计模型中对子孔径重叠区域大小及部分参数解算精度等因素进行了分析，从而能更好的指导实际实验中数据的处理。最后本文利用Zygo干涉仪对一个口径为108毫米的二次抛物面进行了环带子孔径拼接检测实验，实验结果PV值和已知的参考结果相比相差约1.89％，RMS值相差约1.09％，拼接面形轮廓和参考结果较为一致，这进一步验证了环形子孔径拼接算法的可行性。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 非球面的发展及研究概况

1．2 子孔径拼接研究现状

1．3 商用的干涉仪及拼接干涉仪介绍

1．4 本文主要工作

2 非球面基本知识概述

2．1 非球面的定义

2．2 非球面的分类

2．3 二次曲面的光学性质

2．4 非球面度

2．5 常用的非球面检测方法

2．5．1 面形轮廓法

2．5．2 无像差点法

2．5．3 光学干涉方法之一：零位检测方法

2．5．4 光学干涉检测方法之二：非零位检测方法

2．6 本章小结

3 非球面环形子孔径拼接原理

3．1 非球面环形子孔径拼接检测原理

3．2 拼接算法原理

3．2．1 全局优化拼接算法

3．3 评价函数

3．3．1 峰谷值(PV)

3．3．2 均方根值(RMS)

3．4 Zygo Verifire干涉仪的检测原理

3．5 本章小结

4 非球面环形子孔径拼接仿真

4．1 波面拟合与Zernike多项式

4．2 非球面环形子孔径拼接算法仿真验证

4．3 不同拼接参数对拼接精度的影响仿真

4．3．1 环形子孔径个数对拼接精度的影响

4．3．2 环形子孔径大小对拼接精度的影响

4．3．3 子孔径中心坐标计算误差对拼接结果的影响

4．4 本章小结

5 非球面环形子孔径拼接实验

5．1 非球面环形子孔径拼接检测实验系统

5．2 非球面环形子孔径拼接检测实验步骤

5．2．1 实验步骤

5．2．2 实验过程

5．2．3 数据处理及实验结果

5．3 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 问题与展望

参考文献