專利名稱：一種基于計(jì)算全息的非球面絕對(duì)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種非球面的絕對(duì)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代光學(xué)的不斷發(fā)展，非球面的應(yīng)用是越來越廣泛。而在非球面的檢測(cè)中，大多采用相對(duì)測(cè)量的方式，即測(cè)量結(jié)果中包括系統(tǒng)誤差和參考面的誤差。若想獲得非球面的更準(zhǔn)確的面形信息，需采用絕對(duì)檢測(cè)。非球面的絕對(duì)檢測(cè)，即通過一定的方法去除系統(tǒng)誤差和參考面誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，讓測(cè)量結(jié)果中只包括非球面的誤差信息。目前，用于非球面的絕對(duì)檢測(cè)的方法比較少，其測(cè)量步驟和數(shù)據(jù)處理都比較復(fù)雜。其中，德國(guó) Erlangen-Nurnberh 大學(xué)的 M. Beyerlein 等人(Mathias Beyerlein, Norbert Lindlein, Johannes Schwider. ^Dual-wave-front computer-generated holograms forquasi-absolute testing of aspherics”，Applied Optics, 2000，41(13):2440-2447)將球面的三位置絕對(duì)測(cè)量方法擴(kuò)展到非球面的絕對(duì)測(cè)量中，提出了一種Dual-CGH對(duì)非球面的準(zhǔn)絕對(duì)測(cè)量方法，即用三步法對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行標(biāo)定，將Dual-CGH對(duì)球面的誤差直接應(yīng)用為其對(duì)非球面的誤差，然后對(duì)非球面進(jìn)行絕對(duì)檢測(cè)。但由于兩種波面的空間頻率不同，故這種直接應(yīng)用存在一定的誤差問題。另外，德國(guó)Stuttgart大學(xué)的S. Reichelt等人(Stephan Reichelt,Christor Pruss, Hans J. Tixiani. “Absolute interferometerictest of aspheres by use of twin computer generated holograms，，，AppliedOptics, 2003, 42 (22) : 4468-4479)提出的Twin-CGH則考慮了 CGH對(duì)球面的誤差到CGH對(duì)非球面的誤差的過度。采用五步法先得到Twin-CGH對(duì)球面的誤差，然后再通過計(jì)算，傳遞到Twin-CGH對(duì)非球面的誤差。這樣得到的系統(tǒng)誤差更加精確。但此種方法共需要七步測(cè)量，步驟繁瑣，且每次測(cè)量的對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)其影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非球面的絕對(duì)檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)非球面的絕對(duì)檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是基于計(jì)算全息(Computer Generated Hologram, CGH)的非球面絕對(duì)檢測(cè)方法，包括干涉儀、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、CGHp CGH2、被測(cè)非球面鏡和參考球面鏡，其特征在于首先用CGH1檢測(cè)被測(cè)非球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差和被測(cè)非球面鏡的誤差；再用CGH2檢測(cè)被測(cè)非球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH2的誤差和被測(cè)非球面鏡的誤差；然后用CGH1和CGH2同時(shí)作用，檢測(cè)參考球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差、CGH2的誤差、參考球面鏡的誤差；其中，系統(tǒng)誤差和參考球面鏡的誤差可以提前進(jìn)行標(biāo)定，故通過這三次檢測(cè)，可以分別求出CGHdPCGH2的誤差，然后就可以得到被測(cè)非球面的絕對(duì)檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)步驟如下第一步，將CGH1 (3)放在干涉儀(I)的焦前位置，利用CGH1 (3)對(duì)被測(cè)非球面鏡(5)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W1包括系統(tǒng)誤差Ws、CGH1的誤差『《^和被測(cè)非球面鏡的誤差WAsptoi。，
Wl=Ws+ WCGHi + W4spheric(I)第二步，將CGH2 (4)放在干涉儀(I)的焦后位置，利用CGH2 (4)對(duì)被測(cè)非球面鏡(5)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W2包括系統(tǒng)誤差WsXGH2的誤差Rew2和被測(cè)非球面鏡的誤差WAsptoi。，即W2=WsCW-U)第三步，將CGH1 (3)放在干涉儀的焦前位置，同時(shí)將CGH2 (4)放在干涉儀的焦后位置，利用CGH1 (3)和CGH2 (4)對(duì)參考球面鏡(6)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W3包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差Fceffl、CGH2的誤差『《%和參考球面鏡的誤差WsplW3 = Ws + WCGHi + Wccil2 + WsphereI )第四步，在以上三個(gè)式子中，系統(tǒng)誤差Ws和參考球面鏡的誤差Wsphwe是能夠提前進(jìn)行標(biāo)定的，屬于已知量，由式(I)-式(2)，得到W1-W2= Wceffi - Wcgh:(4)由式(3)變換得W3-Ws- W— = Wcghi + Wcghi(5 )通過式(4 )和(5 )，分別求出CGH1的誤差和CGH2的誤差％紐2 ；第五步，將已經(jīng)求出的Pcoti代入式(I)或?qū)ⅰ骸?代入式(2)，求出被測(cè)非球面鏡
(5)的誤差WAsptai。’即為該非球面的絕對(duì)檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)勢(shì)在于(I)本發(fā)明中在利用CGH檢測(cè)非球面的系統(tǒng)中，將系統(tǒng)誤差、CGH的誤差分別標(biāo)定好，然后對(duì)被測(cè)非球面鏡進(jìn)行絕對(duì)檢測(cè)，因此可以對(duì)CGH的誤差進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。(2)本發(fā)明絕對(duì)檢測(cè)方法的構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為非球面的絕對(duì)檢測(cè)提供了一種有效的方法，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值。


圖I是將CGH1放在干涉儀的焦前位置，對(duì)被測(cè)非球面鏡進(jìn)行檢測(cè)的示意圖；圖2是將CGH2放在干涉儀的焦后位置，對(duì)被測(cè)非球面鏡進(jìn)行檢測(cè)的示意圖；圖3是將CGH1放在干涉儀的焦前位置，同時(shí)將CGH2放在干涉儀的焦后位置，對(duì)參考球面鏡進(jìn)行檢測(cè)的示意圖。各圖中，I.干涉儀，2.標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，3. CGH1,4. CGH2, 5.被測(cè)非球面鏡，6.參考球面鏡。
具體實(shí)施例方式圖I-圖3是本發(fā)明中所需的三次測(cè)量的示意圖。在圖I和圖2中，來自干涉儀I的光束經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭2，入射到CGHJ或CGH24上，CGH將球面波前變?yōu)榉乔蛎娌ㄇ?，?shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)非球面鏡5的測(cè)量；在圖3中，來自干涉儀I的光束經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭2，入射到CGHJ上，CGH1將球面波前變?yōu)榉乔蛎娌ㄇ?，然后入射到CGH24上，其將非球面波前變?yōu)榍蛎娌ㄇ?，?shí)現(xiàn)對(duì)參考球面鏡6的測(cè)量。結(jié)合實(shí)例，其測(cè)量過程如下非球面的絕對(duì)測(cè)量方法的步驟如下第一步，按照?qǐng)DI所示，將CGHJ放在干涉儀I的焦前位置，利用CGHJ對(duì)被測(cè)非球面鏡5進(jìn)行檢測(cè)，首先調(diào)節(jié)干涉儀I與CGHJ的對(duì)準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)CGHJ與被測(cè)非球面5之間的對(duì)準(zhǔn)，最后完成對(duì)被測(cè)非球面5的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果W1包括系統(tǒng)誤差WsXGH1的誤差『《%和被測(cè)非球面鏡的誤差WAsphOTi。，W1 =Ws+WCGffi+WAspherw(I)第二步，按圖2所示，將CGH24放在干涉儀I的焦后位置，利用CGH24對(duì)被測(cè)非球面鏡5進(jìn)行檢測(cè)，首先調(diào)節(jié)干涉儀I與CGH24的對(duì)準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)CGH24與被測(cè)非球面5之間的對(duì)準(zhǔn)，最后完成對(duì)被測(cè)非球面5的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果W2包括系統(tǒng)誤差WsXGH2的誤i n 印被測(cè)非球面鏡的誤差WAsphOTi。，即 W2=Ws + Wcgh: + W4iphetic{2)第三步，按圖3所示，將CGHj放在干涉儀的焦前位置，同時(shí)將CGH24放在干涉儀的焦后位置，利用CGHJ和CGH24對(duì)參考球面鏡6進(jìn)行檢測(cè)，首先將CGH24放在干涉儀的焦后 位置，調(diào)節(jié)干涉儀I與CGH24的對(duì)準(zhǔn)；然后將CGHj放在干涉儀的焦前位置，調(diào)節(jié)干涉儀I與CGH1S的對(duì)準(zhǔn)；再調(diào)節(jié)參考球面鏡6與前面系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)，最后完成對(duì)參考球面鏡6的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果W3包括系統(tǒng)誤差Ws、CGHi的誤差^^、CGH2的誤差ル和參考球面鏡的誤差WSphOT6，W3=Ws+ Wcghi + WCGHi + Wsphere(3)第四步，在以上三個(gè)式子中，系統(tǒng)誤差Ws和參考球面鏡的誤差Wsphwe是能夠提前進(jìn)行標(biāo)定的，屬于已知量，由式(I)-式(2)，得到W1-W2=Wcghi-Wcghz(4)由式(3)變換得W3-Ws-WSplim = WCGHi+WCGH2(,)通過式(4)和(5)，分別求出CGH1的誤差和CGH2的誤差^^//2 ;第五歩，將已經(jīng)求出的代入式(I)或?qū)⒋胧?2)，求出被測(cè)非球面鏡5的誤差WAsphOTi。，即為該非球面的絕對(duì)檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明說明書未詳細(xì)闡述部分屬于本領(lǐng)域公知技木。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)的局部修改或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于計(jì)算全息的非球面絕對(duì)檢測(cè)方法，其特征在于所述方法采用的器件包括干涉儀(I)、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭(2 )、CGH1 (3 )、CGH2 (4 )、被測(cè)非球面鏡(5 )和參考球面鏡(6 )，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下 第一步，將CGH1 (3)放在干涉儀(I)的焦前位置，利用CGH1 (3)對(duì)被測(cè)非球面鏡(5)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W1包括系統(tǒng)誤差Ws、CGH1的誤差,《%和被測(cè)非球面鏡的誤差WAsptoi。， W1 =Ws+Wcghi+W^phenc⑴ 第二步，將CGH2 (4)放在干涉儀的焦后位置，利用CGH2 (4)對(duì)被測(cè)非球面鏡(5)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W2包括系統(tǒng)誤差Ws、CGH2的誤差被測(cè)非球面鏡的誤差WAsptoi。，即W2 = Ws+Wcohi+WAsphenc(2) 第三步，將CGH1 (3)放在干涉儀的焦前位置，同時(shí)將CGH2 (4)放在干涉儀的焦后位置，利用CGH1 (3)和CGH2 (4)對(duì)參考球面鏡(6)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果W3包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差Wcgh1、CGH2的誤差仏@2和參考球面鏡的誤差WSph_， W3=Ws+ Wcghi + Wcaff2 + Wsphere(3 ) 第四步，在以上三個(gè)式子中，系統(tǒng)誤差Ws和參考球面鏡的誤差Wsphwe是能夠提前進(jìn)行標(biāo)定的，屬于已知量，由式(I)-式(2)，得到 W1-W2=Wcghi-Wcghi⑷ 由式(3)變換得 ^ -Ws-Wsphere = Wcohi+Wcghi(5) 通過式(4)和(5)，分別求出CGH1的誤差CGH2的誤差； 第五步，將已經(jīng)求出的『《%代入式(I)或?qū)ⅰ反胧?2)，求出被測(cè)非球面鏡(5)的誤差WAsphOTi。，即為該非球面的絕對(duì)檢測(cè)結(jié)果。
全文摘要
一種基于計(jì)算全息的非球面絕對(duì)檢測(cè)方法，包括干涉儀、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、CGH1、CGH2、被測(cè)非球面鏡和參考球面鏡；首先用CGH1檢測(cè)被測(cè)非球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差和被測(cè)非球面鏡的誤差；再用CGH2檢測(cè)被測(cè)非球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH2的誤差和被測(cè)非球面鏡的誤差；然后用CGH1和CGH2同時(shí)作用，檢測(cè)參考球面鏡的面形，檢測(cè)結(jié)果包括系統(tǒng)誤差、CGH1的誤差、CGH2的誤差、參考球面鏡的誤差；其中，系統(tǒng)誤差和參考球面鏡的誤差可以提前進(jìn)行標(biāo)定，故通過這三次檢測(cè)，可以分別求出CGH1和CGH2的誤差，然后就可以得到被測(cè)非球面的絕對(duì)檢測(cè)結(jié)果；該方法設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為非球面的絕對(duì)檢測(cè)提供了一種有效的方法，具有較大的工程應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01M11/00GK102778210SQ20121024337
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者萬勇建, 侯溪, 吳高峰, 李世杰, 陳強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所