离轴正弦光栅的朗奇法：大口径非球面面形精密测量

本文主要探讨了一种利用正弦光栅的朗奇法进行大口径非球面面形检验的新方法。朗奇检验法，也称为Ronchi检验，是一种经典的光学测量技术，用于评估光学元件表面的平整度和波前质量。在这个研究中，作者将该技术与同步相位探测技术相结合，针对点光源偏离中心的情况，设计了一种非球面反射镜的检测系统。 该方法的核心是通过透射液晶显示器（LCD）产生垂直和水平两个方向的正弦光栅，当光栅通过被测非球面镜反射后，摄像机捕捉到变形的条纹图。条纹图中的相位分布是通过四步相移法来获取的，这种方法能够精确地测量光波的相位变化，从而推断出被测镜面的横向像差。每个被测点的横向像差与理想镜面的相应值通过几何关系计算得出，进而通过比较两侧对应点的差异，得到面形偏差的梯度信息。 通过积分这些梯度信息，可以重建整个被测非球面的面形。值得一提的是，为了确保检测的精度，光栅是由计算机生成并精确控制相移，以确保垂直和水平光栅之间的角度达到90度。此外，通过预设的标记点引导相位展开，有效地解决了变形条纹与光栅相位对应的问题，避免了测量过程中的复杂性。 实验和模拟结果初步验证了这种方法的有效性和可行性，特别是在大口径非球面镜的测量中，它展示了其在光学测量领域的应用潜力。这种方法对于制造和校准高质量的光学元件，如望远镜、激光系统等，具有重要的实际价值。因此，这项工作不仅提升了光学测量技术的精度，也为非球面光学元件的制造和质量控制提供了新的解决方案。