利用曲面計(jì)算全息圖檢測(cè)非球面.pdf

1、本文主要闡述了利用曲面計(jì)算全息圖對(duì)大口徑非球面進(jìn)行檢測(cè)的方法和過程。由于傳統(tǒng)的非球面檢測(cè)方法無法對(duì)非球面進(jìn)行低成本、短周期、高精度的檢測(cè)，便發(fā)展了一種將計(jì)算全息圖與折射光學(xué)元件相結(jié)合的折衍混合式的檢測(cè)系統(tǒng)來檢測(cè)非球面。這種檢測(cè)方法由于利用曲面計(jì)算全息圖形成共路系統(tǒng)，不僅有效地增大了全啟圖的最小特征尺寸，還放寬了對(duì)其他光學(xué)元件的質(zhì)量要求，在保證高精度的檢測(cè)結(jié)果的同時(shí)，極大地降低了檢測(cè)成本，縮短了檢測(cè)周期，但是它也存在一些缺陷，有待于完善。

2、本文針對(duì)這種檢測(cè)方法所存在的問題，通過深入的理論分析，提出了一系列解決辦法，并最終利用實(shí)驗(yàn)加以證實(shí)。 第一部分給出了非球面的基礎(chǔ)知識(shí)。闡述了利用曲面計(jì)算全圖檢測(cè)大口徑、深度凹非球面的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)原理。論文中初步嘗試了將曲面計(jì)算全息圖與傳統(tǒng)的光學(xué)補(bǔ)償鏡相結(jié)合，以簡化補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。給出了兩種設(shè)計(jì)實(shí)例及相應(yīng)結(jié)果，相對(duì)于傳統(tǒng)的兩片或三片式補(bǔ)償系統(tǒng)，這里只需要一片帶有全息圖的補(bǔ)償鏡即可高精度地檢測(cè)同樣類型的凹非球面。

3、 第二部分闡述了利用曲面計(jì)算全息圖檢測(cè)大口徑凸非球面的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)原理、實(shí)驗(yàn)過程，以及該檢測(cè)方法中一些缺陷的相應(yīng)解決辦法。深入分析了檢測(cè)系統(tǒng)中波面的傳播過程、干涉圖中心亮斑的成因以及檢測(cè)結(jié)果中各種誤差源。給出了相應(yīng)的理論分析結(jié)果以及計(jì)算公式。為了簡化檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，嘗試著將Zygo干涉儀結(jié)合到該系統(tǒng)中去，以便直接利用Zygo干涉儀的光源、成像透鏡、CCD接收器和干涉圖采集、處理軟件，得到了很好的效果。為了減小干涉圖中

4、心亮斑尺寸，實(shí)現(xiàn)非球面全孔徑檢測(cè)，提出了兩種處理辦法：第一是采用兩種不同孔徑的濾波光闌分兩步檢測(cè)凸非球面；第二是利用分兩部分的特殊的曲面計(jì)算全息圖檢測(cè)凸非球面。并通過實(shí)驗(yàn)或模擬結(jié)果證實(shí)這兩種方法的有效性。針對(duì)檢測(cè)結(jié)果中的裝調(diào)誤差提出了旋轉(zhuǎn)相減法，成功地消除了其對(duì)檢測(cè)結(jié)果的不良影響，大大地提高了檢測(cè)精度。 第三部分闡述了各種球面和非球面的絕對(duì)檢測(cè)方法。針對(duì)以前非球面絕對(duì)檢測(cè)方法的種種缺陷，提出了利用雙重位相全息圖形成共路干涉系統(tǒng)對(duì)