非球面面形检测补偿技术研究

【摘要】：随着非球面光学元件在光学设计中的成功应用,在不改变原有光学性能的条件下,使光电仪器首次实现了结构的简单化和小型化。由于在光学系统设计过程中对非球面的面形有严格要求。因此,非球面光学元件面形的检测显得至关重要,同时也成为光电仪器发展的瓶颈。根据设计要求不同,非球面的面形,尺寸,精度等都不尽相同,相应的检测方法也有很大差异。本文探讨了一种新的检测方法,即不采用传统的复杂补偿镜组,直接用标准参考镜和测试镜通过干涉的方法,来实现非球面度较小的面形检测。本文研究了非球面的基本理论,分析了各类非球面检测方法,在已有的理论与方法的基础上,探讨了一种基于双光束干涉的曲面坐标测量的检测方法,通过移动测试镜,实现在不同位置对被测镜的检测,确定干涉相图,通过拟合得到非球面的面形曲线。主要工作研究了该方法的干涉测量的相关理论,进行理论分析与计算；通过Matlab软件仿真分析验证了可行性；实验采集了干涉图样,通过Matlab对干涉图样进行滤波,细化等处理,最后拟合出测试非球面的面形；根据实验的要求,针对不同位置检测,设计了一种磁力驱动装置,即相位补偿的移动装置,对测试镜进行微小量的移动,实现位置的变化测量。最后,在搭建检测装置平台上对口径为20mm的抛物面镜进行了检测,并对测试结果进行数据处理与误差分析。研究结果表明,基于双光束干涉的曲面坐标测量可以实现检测非球面,在目前使用的条件下有较大误差。
【关键词】：非球面检测 相位补偿技术 非零位检测
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH74