子孔径拼接干涉检测大口径非球面技术

"子孔径拼接检测大口径非球面技术的研究 (2009年)" 本文主要探讨了一种用于大口径非球面检测的新方法——子孔径拼接干涉检测技术，旨在解决无需额外辅助光学元件即可进行大口径非球面测量的问题。这种方法的核心在于通过齐次坐标变换、最小二乘法以及Zernike多项式拟合来建立一个综合优化和误差均化的拼接数学模型。在该模型中，多个小孔径的子孔径测量结果被拼接起来，以重建整个大口径非球面的面形。 作者团队开发了相应的算法软件，进行了计算机模拟和仿真实验，验证了该方法的有效性。他们还设计并搭建了一个子孔径拼接干涉检测装置，成功地对一个口径为350毫米的双曲面进行了检测。实验结果显示，子孔径拼接得到的面形分布与零位补偿检测的结果一致，表明这种方法对于大口径非球面的检测精度很高。具体来说，面形误差的峰值到峰值（PV）值和均方根（RMS）值的偏差分别仅为0.032λ和0.004λ，其中λ=632.8纳米，显示出了极高的精度。 此外，文章指出，子孔径拼接检测不仅提供了一种定量测试非球面的新手段，特别是对于大口径非球面，而且与传统的零位补偿检测相比，具有同等的可靠性。这一成果对于光学工程领域，尤其是大口径光学系统的制造和检测具有重要意义，因为它扩展了非球面测量的技术范围，使得在没有辅助光学元件的情况下也能进行精确的面形分析。 关键词涉及到的关键概念包括光学检测、子孔径拼接干涉、大口径非球面、齐次坐标变换以及最小二乘拟合。这些概念是理解这项技术基础和应用的关键。齐次坐标变换在几何光学中是一种强大的工具，可以简化坐标转换过程；最小二乘法则常用于拟合数据，以求得最佳拟合参数；而Zernike多项式是一种描述光学表面形状误差的标准方式，尤其适用于非球面的表示和分析。 这篇论文详细阐述了子孔径拼接干涉检测大口径非球面的技术原理、软件实现、实验装置构建以及实际应用案例，展示了该方法在光学检测领域的潜力，特别是在处理大尺寸、复杂形状的非球面组件时，能够提供一种高效且精确的测量手段。