光干涉法檢測(cè)光學(xué)非球面面形研究.pdf

1、非球面光學(xué)元件對(duì)于改善光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)、減輕重量、提高光學(xué)特性、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、減少裝配工作量、縮短研制和生產(chǎn)周期、降低成本等具有重要意義。非球面光學(xué)系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用在航空、航天、軍事、信息、照相、投影等領(lǐng)域。
　　 采用非球面光學(xué)系統(tǒng)首先要制造出高精度的非球面。作為完整的非球面制造技術(shù)主要包括兩部分：非球面的加工技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)。雖然非球面鏡在性能上大大優(yōu)于球面鏡，但由于非球面的面形復(fù)雜，其加工和檢驗(yàn)要比球面鏡困難得多，長(zhǎng)期以來(lái)，一直是

2、制約其廣泛應(yīng)用的兩大難題。目前，已有多種用于非球面檢測(cè)的技術(shù)，各種方法都有其特點(diǎn)，光學(xué)干涉方法由于其測(cè)量精度高而得到普遍應(yīng)用。
　　 本文綜合各種非球面面形檢測(cè)方法，比較優(yōu)缺點(diǎn)，選擇了波面剪切干涉法、波面相減干涉法、波面補(bǔ)償干涉法等三種方法對(duì)非球面面形進(jìn)行了測(cè)量研究。
　　 1.結(jié)合兵器工業(yè)“十五”科研規(guī)劃重點(diǎn)課題“非球面面形測(cè)試儀研制”，研制了一臺(tái)利用相移式橫向剪切干涉原理測(cè)量非球面面形的測(cè)試儀，干涉儀精度達(dá)到1/10

3、λ，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，獲國(guó)家實(shí)用新型專利。
　　 利用該儀器對(duì)對(duì)口徑為110mm，頂點(diǎn)曲率半徑為960mm的拋物面進(jìn)行了實(shí)測(cè)，測(cè)量誤差為PV=0.43λ，RMS=0.01λ。
　　 對(duì)相移式波面干涉儀的主要誤差源相移誤差進(jìn)行了分析。首先，采用基于小波數(shù)字濾波和傅里葉變換相結(jié)合的方法，對(duì)相移器進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定精度為0.39％；其次，提出了將四步相移技術(shù)與傅里葉變換技術(shù)相結(jié)合的算法，對(duì)相移誤差進(jìn)行補(bǔ)償，算法誤差為1/100λ

4、。
　　 2.利用ZYGO干涉儀，研究了利用波面相減方法直接檢測(cè)非球面面形誤差。該方法將數(shù)學(xué)計(jì)算得到的理想波面函數(shù)與干涉儀測(cè)得的實(shí)際波面函數(shù)相減得到被測(cè)面的面形誤差；采用了表面絕對(duì)檢測(cè)技術(shù)，減小了測(cè)量誤差；針對(duì)口徑為300mm，頂點(diǎn)曲率半徑為2500mm的拋物面進(jìn)行了實(shí)測(cè)，測(cè)量誤差為PV=0.16λ，RMS=0.03λ；并用自準(zhǔn)直干涉法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 3.設(shè)計(jì)了基于波面補(bǔ)償干涉技術(shù)的波帶板共光路干涉系統(tǒng)；提出了基0.