环形子孔径干涉法非球面标定与数据处理：消除非共光路误差

本文主要探讨了在环形子孔径拼接检测非球面的过程中，如何有效地处理数据并进行标定。传统的环形子孔径干涉测量方法能够在不依赖辅助零位补偿的情况下，对大口径非球面进行测量，这大大简化了测量设备的配置。然而，这种方法存在一个挑战，即干涉仪直接获取的每个子孔径的相位数据中包含了非共光路误差。这种误差来源于不同子孔径之间的光路差异，可能导致测量结果的不准确性。 解决这一问题的关键在于坐标统一和非共光路误差校正。首先，作者提出了一种创新的方法，即利用干涉仪软件（如MetroPro）中的Fiducial功能模块来标定投影畸变。Fiducial功能允许用户通过特定的参考标记或特征点来校准CCD像素坐标系统与实际镜面的对应关系，确保所有子孔径的数据在空间上是准确一致的。 其次，借助Zemax软件，研究人员模拟了非共光路误差，这有助于理解和量化该误差对测量结果的影响。通过模拟，可以生成误差模型，然后使用相位拟合软件（如基于Zernike多项式的分析工具）对这些误差进行分析和校正。Zernike多项式是一种常用的光学像差分析工具，通过分解和拟合这些复杂的空间波动，能够更精确地消除非共光路引起的相位偏差。 文章中以一个350毫米口径的非球面为例，展示了这个方法的实际应用。通过与采用零位补偿的传统方法进行对比，拼接结果的精度得到了验证。具体来说，经过处理后的拼接结果与零位补偿方法的比较，PV值（波前误差）的偏差仅为0.031λ（λ=0.6328μm），RMS值（均方根误差）的偏差为0.005λ。这些结果表明，提出的坐标统一和非共光路误差校正策略显著提高了测量的精度和可靠性。 这篇文章介绍了环形子孔径拼接检测非球面过程中数据处理和标定的重要步骤，包括投影畸变校准、非共光路误差的模拟与补偿，以及实际应用中的效果验证。这种方法对于提高大口径非球面测量的精度和效率具有重要意义，对于光学工程师和相关领域的研究者来说，是一篇有价值的参考资料。