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)元件面形的拼接測量中，各個子孔徑是獨(dú)立調(diào)整與測量的，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)域求出其相對傾斜并消除之。在這個過程中，環(huán)境因素造成的干涉儀測量隨機(jī)誤差、采樣點(diǎn)陣錯位誤差、子孔徑定位誤差等，通常表現(xiàn)為封閉子孔徑循環(huán)拼接時的剩余誤差，對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。然而在面形測量中，各子孔徑采用數(shù)字波面干涉儀進(jìn)行的是相對測量，因此參考平晶的誤差將不可避免的進(jìn)入測試數(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，必須使用附加測試來標(biāo)定及修正。修正系統(tǒng)誤差需要對參考平晶進(jìn)行面形的絕對檢驗(yàn)，目前全面形的絕對檢驗(yàn)方法復(fù)雜且與測量環(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)果用于長期的使用，更不能隨參考平晶用于另一臺干涉儀(如子孔徑掃描干涉儀)的測量過程中，這使得到目前為止還沒有提出修正系統(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參考平晶進(jìn)行面形的絕對檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過其中心的兩個垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)；該絕對檢驗(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)行測量，參考平晶在該測量過程中的方位與后續(xù)子孔徑測試過程中方位必須保持一致。步驟2、對步驟1測得的線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用Zernike多項式作為基底函數(shù)來構(gòu)建系統(tǒng)誤差的修正波面，選取其中的低階項擬合出一個低階曲面作為系統(tǒng)誤差修正波面 M0(x,y)；
步驟3、對子孔徑測試波面進(jìn)行系統(tǒng)誤差預(yù)修正，即在每個子孔徑測量時通過波面相減的方法，將實(shí)際測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)了整個系統(tǒng)的魯棒性，使得僅對外界溫度敏感，在大尺寸光學(xué)元件面形的拼接測量中具有非常重要的意義。下面結(jié)合附圖對本發(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)明主要是用來解決在用子孔徑拼接法檢測大口徑光學(xué)鏡面時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參考平晶進(jìn)行面形的絕對檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過其中心的兩個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檢驗(yàn)。如圖2所示，預(yù)先利用兩塊輔助平晶B、C對參考平晶A進(jìn)行三面四次互檢的絕對檢驗(yàn)，獲得在通過中心的兩個垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)。該絕對檢驗(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)行測量，參考平晶在該測量過程中的方位與后續(xù)子孔徑測試過程中方位必須保持一致。設(shè)三個平面的光學(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)絕對檢驗(yàn)的計算的測量公式有
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參考平晶進(jìn)行面形的絕對檢驗(yàn)，從而獲得參考平晶在通過其中心的兩個垂直方向的線輪廓數(shù)據(jù)；步驟2、對步驟1測得的線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，用Zernike多項式作為基底函數(shù)來構(gòu)建系統(tǒng)誤差的修正波面，選取其中的低階項擬合出一個低階曲面作為系統(tǒng)誤差修正波面 Mn(x,y)；步驟3、對子孔徑測試波面進(jìn)行系統(tǒng)誤差預(yù)修正，即在每個子孔徑測量時通過波面相減的方法，將實(shí)際測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對參考平晶進(jìn)行面形的絕對檢驗(yàn)時，利用兩塊輔助平晶進(jìn)行三面四次互檢的絕對檢驗(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對線輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合時，利用低階項擬合出的一個低階曲面作為系統(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 J3(U) = -1 + 2(χ2+夕) 像散項240,7) = Χ2-/ 像散項沿X軸的三級慧差項+ 沿Y軸的三級慧差項Ζ7(Λ·,>·)=-2 ν+3Χχ2+/)三級球差項= 啦2+.y2) + 6(x2+/)2而W3^a5W6為各個多項式的系數(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，在子孔徑測量中進(jìn)行實(shí)時修正。該方法可以最大限度的減少參考平晶的面形誤差對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G01B11/24GK102243068SQ201110106489
公開日2011年11月16日 申請日期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 申請人:南京理工大學(xué)