基于共焦掃描的諧衍射元件輪廓提取算法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)性能的逐步提高，發(fā)展面型結(jié)構(gòu)豐富的衍射光學(xué)元件已成為研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的衍射光學(xué)元件的基底為平面或者球面，而非球面的引入，能夠有效地校正系統(tǒng)像差并減少光學(xué)元件的使用數(shù)目。一些精密光學(xué)領(lǐng)域中已將非球面作為衍射光學(xué)元件的基底，并且對(duì)元件的面型精度提出了很高的要求，這為現(xiàn)代光學(xué)元件的面型測(cè)量提出了挑戰(zhàn)。
　　本課題“基于共焦掃描的諧衍射元件輪廓提取算法研究”采用共焦掃描的方法，針對(duì)以非球面為基底的諧衍射光學(xué)元件提出面型

2、輪廓提取方案及其擬合算法。主要研究工作如下：
　　(1)通過(guò)對(duì)非球面諧衍射光學(xué)元件面型特征的分析，提出了宏微復(fù)合的掃描方式，其由基底輪廓掃描和臺(tái)階輪廓掃描構(gòu)成。基底輪廓掃描針對(duì)諧衍射元件的非球面基底區(qū)域，臺(tái)階輪廓掃描針對(duì)諧衍射元件的衍射臺(tái)階結(jié)構(gòu)區(qū)域。
　　(2)完成了諧衍射元件輪廓測(cè)量數(shù)據(jù)的零級(jí)衍射面提取工作，開(kāi)展了針對(duì)零級(jí)衍射面的輪廓濾波工作，具體采用高斯濾波的方法，其中高斯濾波函數(shù)的步進(jìn)選取與掃描區(qū)域相關(guān)。開(kāi)展了零級(jí)衍射

3、面的輪廓曲線擬合工作，具體采用Levenberg-Marquardt算法，通過(guò)該擬合算法可以得出零級(jí)衍射面的表達(dá)式各項(xiàng)系數(shù)以及求得零級(jí)衍射面的面型殘差。
　　(3)對(duì)測(cè)量過(guò)程中由于測(cè)量坐標(biāo)系的偏移引起的測(cè)量誤差進(jìn)行分析，具體包括偏心誤差及傾斜誤差。通過(guò)仿真分析，發(fā)現(xiàn)在測(cè)量過(guò)程中，影響測(cè)量結(jié)果較大的為X向偏心誤差和傾斜誤差，而可以忽略Y向偏心誤差帶來(lái)的影響。分析了X向偏心誤差和傾斜誤差的校準(zhǔn)方法，通過(guò)使被測(cè)表面的底部中心盡可能與測(cè)量