專利名稱：一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域，特別是一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法。
背景技術(shù)：
在大尺寸光學(xué)元件面形的拼接測(cè)量中，各個(gè)子孔徑是獨(dú)立調(diào)整與測(cè)量的，因此將引入不同的傾斜量，拼接即是將子孔徑準(zhǔn)確定位，并消除傾斜量的差異。最常用的拼接方法重疊子孔徑法，以相鄰子孔徑之間的重疊區(qū)域求出其相對(duì)傾斜并消除之。在這個(gè)過(guò)程中，環(huán)境因素造成的干涉儀測(cè)量隨機(jī)誤差、采樣點(diǎn)陣錯(cuò)位誤差、子孔徑定位誤差等，通常表現(xiàn)為封閉子孔徑循環(huán)拼接時(shí)的剩余誤差，對(duì)此已有多種誤差均化算法被提出，并已經(jīng)取得良好的效果。然而在面形測(cè)量中，各子孔徑采用數(shù)字波面干涉儀進(jìn)行的是相對(duì)測(cè)量，因此參考平晶的誤差將不可避免的進(jìn)入測(cè)試數(shù)據(jù)中，并作為系統(tǒng)誤差使得拼接誤差極大的上升。該系統(tǒng)誤差不能使用現(xiàn)有各種拼接誤差均化算法解決，必須使用附加測(cè)試來(lái)標(biāo)定及修正。修正系統(tǒng)誤差需要對(duì)參考平晶進(jìn)行面形的絕對(duì)檢驗(yàn)，目前全面形的絕對(duì)檢驗(yàn)方法復(fù)雜且與測(cè)量環(huán)境條件和干涉儀狀態(tài)密切相關(guān)，獲得的參考平晶面形數(shù)據(jù)魯棒性不好，不能作為基準(zhǔn)結(jié)果用于長(zhǎng)期的使用，更不能隨參考平晶用于另一臺(tái)干涉儀(如子孔徑掃描干涉儀)的測(cè)量過(guò)程中，這使得到目前為止還沒(méi)有提出修正系統(tǒng)誤差更好的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，利用本方法可以有效的減小參考平晶面形誤差所引起的系統(tǒng)誤差的影響，提高子孔徑拼接波面的精度。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，包括以下步驟
步驟1、利用三面四次互檢方法對(duì)參考平晶進(jìn)行面形的絕對(duì)檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過(guò)其中心的兩個(gè)垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)；該絕對(duì)檢驗(yàn)可以使用子孔徑拼接干涉儀，也可以使用其他干涉儀進(jìn)行測(cè)量，參考平晶在該測(cè)量過(guò)程中的方位與后續(xù)子孔徑測(cè)試過(guò)程中方位必須保持一致。步驟2、對(duì)步驟1測(cè)得的線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用Zernike多項(xiàng)式作為基底函數(shù)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)誤差的修正波面，選取其中的低階項(xiàng)擬合出一個(gè)低階曲面作為系統(tǒng)誤差修正波面 M0(x,y)；
步驟3、對(duì)子孔徑測(cè)試波面進(jìn)行系統(tǒng)誤差預(yù)修正，即在每個(gè)子孔徑測(cè)量時(shí)通過(guò)波面相減的方法，將實(shí)際測(cè)量獲得的子孔徑波面力減去參考平晶的系統(tǒng)誤差修正波面 M0(Xj),以獲得參考平晶系統(tǒng)誤差修正后的待拼接波面Ai(X7),即M(Xj) = MXx^) -Μ0(κ,γ)；
3步驟4、對(duì)系統(tǒng)誤差修正后的待拼接波面M(Xj)進(jìn)行拼接，得到被測(cè)元件的全口徑面形。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為本發(fā)明是首次提出參考平晶的面形誤差對(duì)子孔徑拼接的影響，利用本方法可以更有效的減小參考平晶面形誤差所引起的系統(tǒng)誤差的影響，提高子孔徑拼接波面的精度。而使用低階修正波面的擬合，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性，使得僅對(duì)外界溫度敏感，在大尺寸光學(xué)元件面形的拼接測(cè)量中具有非常重要的意義。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明的子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法流程圖。圖2是輔助平晶參與平面絕對(duì)檢驗(yàn)示意圖。圖3是未修正系統(tǒng)誤差的拼接波面二維圖。圖4是未修正系統(tǒng)誤差的拼接誤差波面。圖5是修正系統(tǒng)誤差后的拼接波面二維圖。圖6是修正系統(tǒng)誤差后的拼接誤差波面。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要是用來(lái)解決在用子孔徑拼接法檢測(cè)大口徑光學(xué)鏡面時(shí)的參考平晶面形誤差引起的系統(tǒng)誤差以及該系統(tǒng)誤差的放大問(wèn)題。結(jié)合圖1，本發(fā)明是一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，包括以下步驟
步驟1、利用三面四次互檢方法對(duì)參考平晶進(jìn)行面形的絕對(duì)檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過(guò)其中心的兩個(gè)垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)；優(yōu)選利用兩塊輔助平晶進(jìn)行三面四次互檢的絕對(duì)檢驗(yàn)。如圖2所示，預(yù)先利用兩塊輔助平晶B、C對(duì)參考平晶A進(jìn)行三面四次互檢的絕對(duì)檢驗(yàn)，獲得在通過(guò)中心的兩個(gè)垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)。該絕對(duì)檢驗(yàn)可以使用子孔徑拼接干涉儀，也可以使用其他干涉儀進(jìn)行測(cè)量，參考平晶在該測(cè)量過(guò)程中的方位與后續(xù)子孔徑測(cè)試過(guò)程中方位必須保持一致。設(shè)三個(gè)平面的光學(xué)表面的誤差函數(shù)分別為戌UO , B{x,y), OXJ),三次檢驗(yàn)所測(cè)量得到的檢驗(yàn)波前誤差函數(shù)分別為M1Uj) , M3(XJ) ,M3(W),如圖2 的(1)，(2)，(3)所示，根據(jù)絕對(duì)檢驗(yàn)的計(jì)算的測(cè)量公式有
權(quán)利要求
1.一種子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、利用三面四次互檢方法對(duì)參考平晶進(jìn)行面形的絕對(duì)檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過(guò)其中心的兩個(gè)垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)；步驟2、對(duì)步驟1測(cè)得的線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用Zernike多項(xiàng)式作為基底函數(shù)來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)誤差的修正波面，選取其中的低階項(xiàng)擬合出一個(gè)低階曲面作為系統(tǒng)誤差修正波面 Mn(x,y)；步驟3、對(duì)子孔徑測(cè)試波面進(jìn)行系統(tǒng)誤差預(yù)修正，即在每個(gè)子孔徑測(cè)量時(shí)通過(guò)波面相減的方法，將實(shí)際測(cè)量獲得的子孔徑波面減去參考平晶的系統(tǒng)誤差修正波面 M0(x,y),以獲得參考平晶系統(tǒng)誤差修正后的待拼接波面AilX為，即= ΜΧκ,γ) -Μ0(ι,γ)；步驟4、對(duì)系統(tǒng)誤差修正后的待拼接波面I(U)進(jìn)行拼接，得到被測(cè)元件的全口徑面形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，其特征在于，步驟1對(duì)參考平晶進(jìn)行面形的絕對(duì)檢驗(yàn)時(shí)，利用兩塊輔助平晶進(jìn)行三面四次互檢的絕對(duì)檢驗(yàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的修正方法，其特征在于，步驟2對(duì)線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合時(shí)，利用低階項(xiàng)擬合出的一個(gè)低階曲面作為系統(tǒng)誤差修正波面Md(^F) 為Ai0 (U) = αιΖ3 (λ),) + S2Z4 (x,y) +α1:Ζ5 + α4Ζ6+ a5Z7(x,y) + a6Zs(x,y) 其中，Z3(Az)J4(χ,γ),Ζ6(χ,γ),Z7(χ,γ),Ze(χ,/)分別表示為， 離焦項(xiàng) J3(U) = -1 + 2(χ2+夕) 像散項(xiàng)240,7) = Χ2-/ 像散項(xiàng)沿X軸的三級(jí)慧差項(xiàng)+ 沿Y軸的三級(jí)慧差項(xiàng)Ζ7(Λ·,>·)=-2 ν+3Χχ2+/)三級(jí)球差項(xiàng)= 啦2+.y2) + 6(x2+/)2而W3^a5W6為各個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，該系數(shù)可以利用最小二乘準(zhǔn)則求得。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種修正子孔徑拼接中系統(tǒng)誤差的方法，該方法首先利用輔助平晶參與的平面絕對(duì)檢驗(yàn)獲取參考平晶在拼接軸上的二維輪廓曲線，利用該輪廓曲線數(shù)據(jù)構(gòu)建參考平晶的面形誤差修正波面，在子孔徑測(cè)量中進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。該方法可以最大限度的減少參考平晶的面形誤差對(duì)于子孔徑拼接中的傾斜系數(shù)求取的影響，有效提高了拼接波面的精度。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102243068SQ201110106489
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者周游, 徐新華, 王青, 陳磊 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)