专利名称：一种基于计算全息的非球面绝对检测方法
技术领域：
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及的是一种非球面的绝对检测方法。
背景技术：
随着现代光学的不断发展，非球面的应用是越来越广泛。而在非球面的检测中，大多采用相对测量的方式，即测量结果中包括系统误差和参考面的误差。若想获得非球面的更准确的面形信息，需采用绝对检测。非球面的绝对检测，即通过一定的方法去除系统误差和参考面误差对测量结果的影响，让测量结果中只包括非球面的误差信息。目前，用于非球面的绝对检测的方法比较少，其测量步骤和数据处理都比较复杂。其中，德国 Erlangen-Nurnberh 大学的 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)将球面的三位置绝对测量方法扩展到非球面的绝对测量中，提出了一种Dual-CGH对非球面的准绝对测量方法，即用三步法对系统误差进行标定，将Dual-CGH对球面的误差直接应用为其对非球面的误差，然后对非球面进行绝对检测。但由于两种波面的空间频率不同，故这种直接应用存在一定的误差问题。另外，德国Stuttgart大学的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则考虑了 CGH对球面的误差到CGH对非球面的误差的过度。采用五步法先得到Twin-CGH对球面的误差，然后再通过计算，传递到Twin-CGH对非球面的误差。这样得到的系统误差更加精确。但此种方法共需要七步测量，步骤繁琐，且每次测量的对准误差对其影响很大。
发明内容
本发明的目的是提供一种非球面的绝对检测方法，实现对非球面的绝对检测。本发明的技术解决方案是基于计算全息(Computer Generated Hologram, CGH)的非球面绝对检测方法，包括干涉仪、标准镜头、CGHp CGH2、被测非球面镜和参考球面镜，其特征在于首先用CGH1检测被测非球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH1的误差和被测非球面镜的误差；再用CGH2检测被测非球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH2的误差和被测非球面镜的误差；然后用CGH1和CGH2同时作用，检测参考球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH1的误差、CGH2的误差、参考球面镜的误差；其中，系统误差和参考球面镜的误差可以提前进行标定，故通过这三次检测，可以分别求出CGHdPCGH2的误差，然后就可以得到被测非球面的绝对检测结果。本发明具体实现步骤如下第一步，将CGH1 (3)放在干涉仪(I)的焦前位置，利用CGH1 (3)对被测非球面镜(5)进行检测，测量结果W1包括系统误差Ws、CGH1的误差『《^和被测非球面镜的误差WAsptoi。，
Wl=Ws+ WCGHi + W4spheric(I)第二步，将CGH2 (4)放在干涉仪(I)的焦后位置，利用CGH2 (4)对被测非球面镜(5)进行检测，测量结果W2包括系统误差WsXGH2的误差Rew2和被测非球面镜的误差WAsptoi。，即W2=WsCW-U)第三步，将CGH1 (3)放在干涉仪的焦前位置，同时将CGH2 (4)放在干涉仪的焦后位置，利用CGH1 (3)和CGH2 (4)对参考球面镜(6)进行检测，测量结果W3包括系统误差、CGH1的误差Fceffl、CGH2的误差『《%和参考球面镜的误差WsplW3 = Ws + WCGHi + Wccil2 + WsphereI )第四步，在以上三个式子中，系统误差Ws和参考球面镜的误差Wsphwe是能够提前进行标定的，属于已知量，由式(I)-式(2)，得到W1-W2= Wceffi - Wcgh:(4)由式(3)变换得W3-Ws- W— = Wcghi + Wcghi(5 )通过式(4 )和(5 )，分别求出CGH1的误差和CGH2的误差％紐2 ；第五步，将已经求出的Pcoti代入式(I)或将『《%代入式(2)，求出被测非球面镜
(5)的误差WAsptai。’即为该非球面的绝对检测结果。本发明与现有技术相比的优势在于(I)本发明中在利用CGH检测非球面的系统中，将系统误差、CGH的误差分别标定好，然后对被测非球面镜进行绝对检测，因此可以对CGH的误差进行准确标定。(2)本发明绝对检测方法的构思巧妙，结构简单,为非球面的绝对检测提供了一种有效的方法，具有较大的工程应用价值。
图I是将CGH1放在干涉仪的焦前位置，对被测非球面镜进行检测的示意图；图2是将CGH2放在干涉仪的焦后位置，对被测非球面镜进行检测的示意图；图3是将CGH1放在干涉仪的焦前位置，同时将CGH2放在干涉仪的焦后位置，对参考球面镜进行检测的示意图。各图中，I.干涉仪，2.标准镜头，3. CGH1,4. CGH2, 5.被测非球面镜，6.参考球面镜。
具体实施例方式图I-图3是本发明中所需的三次测量的示意图。在图I和图2中，来自干涉仪I的光束经过标准镜头2，入射到CGHJ或CGH24上，CGH将球面波前变为非球面波前，实现对被测非球面镜5的测量；在图3中，来自干涉仪I的光束经过标准镜头2，入射到CGHJ上，CGH1将球面波前变为非球面波前，然后入射到CGH24上，其将非球面波前变为球面波前，实现对参考球面镜6的测量。结合实例，其测量过程如下非球面的绝对测量方法的步骤如下第一步，按照图I所示，将CGHJ放在干涉仪I的焦前位置，利用CGHJ对被测非球面镜5进行检测，首先调节干涉仪I与CGHJ的对准，然后调节CGHJ与被测非球面5之间的对准，最后完成对被测非球面5的測量，測量结果W1包括系统误差WsXGH1的误差『《%和被测非球面镜的误差WAsphOTi。，W1 =Ws+WCGffi+WAspherw(I)第二步，按图2所示，将CGH24放在干涉仪I的焦后位置，利用CGH24对被测非球面镜5进行检测，首先调节干涉仪I与CGH24的对准，然后调节CGH24与被测非球面5之间的对准，最后完成对被测非球面5的測量，測量结果W2包括系统误差WsXGH2的误i n 印被测非球面镜的误差WAsphOTi。，即 W2=Ws + Wcgh: + W4iphetic{2)第三步，按图3所示，将CGHj放在干涉仪的焦前位置，同时将CGH24放在干涉仪的焦后位置，利用CGHJ和CGH24对參考球面镜6进行检測，首先将CGH24放在干涉仪的焦后 位置，调节干涉仪I与CGH24的对准；然后将CGHj放在干涉仪的焦前位置，调节干涉仪I与CGH1S的对准；再调节參考球面镜6与前面系统的对准，最后完成对參考球面镜6的測量，测量结果W3包括系统误差Ws、CGHi的误差^^、CGH2的误差ル和參考球面镜的误差WSphOT6，W3=Ws+ Wcghi + WCGHi + Wsphere(3)第四步，在以上三个式子中，系统误差Ws和參考球面镜的误差Wsphwe是能够提前进行标定的，属于已知量，由式(I)-式(2)，得到W1-W2=Wcghi-Wcghz(4)由式(3)变换得W3-Ws-WSplim = WCGHi+WCGH2(,)通过式(4)和(5)，分別求出CGH1的误差和CGH2的误差^^//2 ;第五歩，将已经求出的代入式(I)或将代入式(2)，求出被测非球面镜5的误差WAsphOTi。，即为该非球面的绝对检测結果。本发明说明书未详细阐述部分属于本领域公知技木。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内的局部修改或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
权利要求
1.一种基于计算全息的非球面绝对检测方法，其特征在于所述方法采用的器件包括干涉仪(I)、标准镜头(2 )、CGH1 (3 )、CGH2 (4 )、被测非球面镜(5 )和参考球面镜(6 )，具体实现步骤如下 第一步，将CGH1 (3)放在干涉仪(I)的焦前位置，利用CGH1 (3)对被测非球面镜(5)进行检测，测量结果W1包括系统误差Ws、CGH1的误差,《%和被测非球面镜的误差WAsptoi。， W1 =Ws+Wcghi+W^phenc⑴ 第二步，将CGH2 (4)放在干涉仪的焦后位置，利用CGH2 (4)对被测非球面镜(5)进行检测，测量结果W2包括系统误差Ws、CGH2的误差被测非球面镜的误差WAsptoi。，即W2 = Ws+Wcohi+WAsphenc(2) 第三步，将CGH1 (3)放在干涉仪的焦前位置，同时将CGH2 (4)放在干涉仪的焦后位置，利用CGH1 (3)和CGH2 (4)对参考球面镜(6)进行检测，测量结果W3包括系统误差、CGH1的误差Wcgh1、CGH2的误差仏@2和参考球面镜的误差WSph_， W3=Ws+ Wcghi + Wcaff2 + Wsphere(3 ) 第四步，在以上三个式子中，系统误差Ws和参考球面镜的误差Wsphwe是能够提前进行标定的，属于已知量，由式(I)-式(2)，得到 W1-W2=Wcghi-Wcghi⑷ 由式(3)变换得 ^ -Ws-Wsphere = Wcohi+Wcghi(5) 通过式(4)和(5)，分别求出CGH1的误差CGH2的误差； 第五步，将已经求出的『《%代入式(I)或将》代入式(2)，求出被测非球面镜(5)的误差WAsphOTi。，即为该非球面的绝对检测结果。
全文摘要
一种基于计算全息的非球面绝对检测方法，包括干涉仪、标准镜头、CGH1、CGH2、被测非球面镜和参考球面镜；首先用CGH1检测被测非球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH1的误差和被测非球面镜的误差；再用CGH2检测被测非球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH2的误差和被测非球面镜的误差；然后用CGH1和CGH2同时作用，检测参考球面镜的面形，检测结果包括系统误差、CGH1的误差、CGH2的误差、参考球面镜的误差；其中，系统误差和参考球面镜的误差可以提前进行标定，故通过这三次检测，可以分别求出CGH1和CGH2的误差，然后就可以得到被测非球面的绝对检测结果；该方法设计巧妙，结构简单，为非球面的绝对检测提供了一种有效的方法，具有较大的工程应用价值。
文档编号G01M11/00GK102778210SQ20121024337
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者万勇建, 侯溪, 吴高峰, 李世杰, 陈强 申请人:中国科学院光电技术研究所