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专利号: 201710211579X
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对大口径深矢高的光学自由曲面检测方法,其特征是,该方法包括以下步骤:

步骤一,将ZYGO干涉仪(1)、标准平面参考镜(2)、光阑(3)、第一分光镜(4)和第二分光镜(5)依次同轴放置,第一分光镜(4)和第二分光镜(5)倾斜45°;第一零位补偿透镜(6)和被测自由曲面(7)依次同轴放置在第一分光镜(4)的反射光路上;第二零位补偿透镜(8)、偏振片(9)和液晶空间光调制器(10)依次同轴设置在第二分光镜(5)的反射光路上;ZYGO干涉仪(1)与PC(11)相连;PC(11)与液晶空间光调制器(10)相连;

步骤二,通过设计时被测自由曲面(7)的公式与STL模型结合,将被测自由曲面(7)用一系列三角面片离散地近似构成三维区域曲面;通过微积分可以求出各曲面的斜率k1,k2,...,kn,从中心依次取出三角形面片,以δ为阈值,当三角形面片区域曲面的斜率与相邻三角形面片斜率的偏差为±δ时,将其融合到与之相邻的区域中;元区域为R0,记录该区域的所有三角形编号为I;继续取出其它三角形面片,当三角形面片斜率与相邻三角形面片斜率的偏差大于±δ时,标记该三角形面片区域为Ⅱ,重复以上过程实现区域生长,直到所有的三角形都被归入相应的区域Ι,ΙΙ,...;

步骤三,将步骤二中被测自由曲面(7)所划分的区域Ι,ΙΙ,...,分别通过已知的被测自由曲面(7)公式对各个区域Ι,ΙΙ,...进行计算,即由高斯公式和泽尼克多项式的公式可以得到各个区域Ι,ΙΙ,...的泽尼克多项式系数,把泽尼克多项式的系数取共轭,再将数据输入到Matlab中,通过调用Matlab中的泽尼克函数便可绘图得到八位灰度图;再对ZYGO干涉仪(1)的光束进行编码,编码方式与自由曲面区域Ι,ΙΙ,...绘制八位灰度方式相对应;通过对ZYGO干涉仪(1)的光束编码后可使液晶空间光调制器(10)对其相应的区域进行测量;当PC(11)显示3‑5条稳定、清晰的干涉条纹时,记录ZYGO干涉仪(1)的测量结果中的PV值、RMS值和Strehl比值;

步骤四,先计算拟合后整体被测自由曲面(7)的曲率 其中m为被测自由曲面(7)划分区域的个数;di为被测自由曲面(7)第i个合成区域的曲率,可通过合成曲率来计算;Ai为被测自由曲面(7)第i个的区域的面积;借助Matlab和已算出的被测自由曲面(7)曲率对整体被测自由曲面(7)进行拟合,并得到相应的泽尼克多项式;将泽尼克多项式的系数取共轭,将数据输入到Matlab中,通过调用Matlab中的泽尼克函数便可绘图得到八位灰度图;再通过PC(11)与液晶空间光调制器(10)相连将生成的八位灰度图显示在调制器上,便可实现光路中对自由曲面的零位校正;通过观测ZYGO干涉仪(1)上的PV值、RMS值和Strehl比值,可以得知所检测的自由曲面是否合格、准确。

2.根据权利要求1所述的一种针对大口径深矢高的光学自由曲面检测方法,其特征在于,该方法所用的装置由ZYGO干涉仪(1)、标准平面参考镜(2)、光阑(3)、第一分光镜(4)、第二分光镜(5)、第一零位补偿透镜(6)、第二零位补偿透镜(8)、偏振片(9)、液晶空间光调制器(10)和PC(11)组成;

ZYGO干涉仪(1)、标准平面参考镜(2)、光阑(3)、第一分光镜(4)和第二分光镜(5)依次同轴放置,第一分光镜(4)和第二分光镜(5)倾斜45°;第一零位补偿透镜(6)和被测自由曲面(7)依次同轴放置在第一分光镜(4)的反射光路上;第二零位补偿透镜(8)、偏振片(9)和液晶空间光调制器(10)依次同轴设置在第二分光镜(5)的反射光路上;ZYGO干涉仪(1)与PC(11)相连;PC(11)与液晶空间光调制器(10)相连。

3.根据权利要求2所述的一种针对大口径深矢高的光学自由曲面检测方法,其特征在于,该方法所用的装置中ZYGO干涉仪(1)发出的激光入射至标准平面参考镜(2)上,激光经所述标准平面参考镜(2)透射后经过光阑(3),然后入射至第一分光镜(4)上,激光经所述第一分光镜(4)分成一束透射光和一束反射光;

经过第一分光镜(4)的反射光入射至第一零位补偿透镜(6)上,光经第一零位补偿透镜(6)透射后入射至被测自由曲面(7)上,光经被测自由曲面(7)发射产生测试光,所述测试光经第一零位补偿透镜(6)反射后返回至第一分光镜(4)上;

经过分光镜(4)的透射光入射至第二分光镜(5),经第二分光镜(5)反射后入射至第二零位补偿透镜(8)上,经第二零位补偿透镜(8)入射至偏振片(9)上,光经偏振片(9)透射后入射至液晶空间光调制器(10)上,光经过液晶空间光调制器(10)相位调制并反射后获得参考光,所述参考光经过偏转片(9)、零位补偿透镜(8)和第二分光镜(5)反射后返回至第一分光镜(4)上;

参考光和测试光干涉形成干涉光,所述干涉光经过光阑(3)和标准平面参考镜(2)透射后,入射到ZYGO干涉仪(1)的成像系统。