大口径非球面反射镜几何参数高精度测量：激光跟踪仪法

本文主要探讨了在非球面Null Lens补偿检测中采用激光跟踪仪测量几何参数的方法，这对于大口径、长曲率半径非球面的几何参数测量具有重要意义。随着光学技术的发展，非球面反射镜在各种光学系统中的应用越来越广泛，其精度要求也随之提高。传统的测量手段在面对大口径和大曲率半径的非球面时，往往无法提供足够的测量精度。 文章首先指出，由于非球面反射镜的尺寸和顶点曲率半径的增加，传统的几何参数测量方法已经不再适用。为了满足高精度测量的需求，研究者们转向了利用补偿器检测非球面光路，并对其几何参数进行了深入分析。他们通过比较二次常数和顶点曲率半径的理论近似误差与Zemax光学设计软件的仿真结果，确定了测量需求和数据复核的方法。Zemax是一种广泛使用的光学设计和分析工具，通过它能模拟和验证测量的准确性。 接着，文章详细介绍了采用激光跟踪仪测量几何参数的基本原理。激光跟踪仪是一种高精度的空间定位设备，能够实时跟踪和测量目标物体的位置和姿态。在非球面检测中，它被用来精确地测量光路中的特征点，如顶点曲率半径和离轴量。文章还阐述了特征转换过程，即如何将激光跟踪仪得到的数据转换为与非球面几何参数相关的量，并介绍了模型建立和数据处理的步骤。 实验结果显示，对于直径达到2米的测量光路，该方法在重复性测量中表现出高精度：顶点曲率半径的重复性为±0.039毫米，二次常数的重复性为±2.05×10^-5，离轴量的重复性为±0.055毫米。这些结果表明，利用激光跟踪仪的方法可以有效地测量非球面参数，并且具有很高的重复性，特别适用于大口径、长曲率半径的非球面镜片。 尽管如此，文章也指出，该方法的绝对检测精度仍有待进一步分析和优化。这可能涉及到激光跟踪仪自身的精度限制，以及数据处理算法的改进等方面。 关键词包括光学制造、非球面检测、几何参数测量和激光跟踪仪，这些关键词揭示了研究的核心内容，即在光学制造领域，如何通过先进的测量技术来提升非球面元件的几何参数检测精度。 这项研究提供了一种新型的非球面几何参数测量方法，利用激光跟踪仪实现了对大口径非球面反射镜的高精度测量，对光学制造和光学系统设计具有重要的实践价值。