高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

邓万涛; 汪凯巍; 白剑; 张金春

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高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

邓万涛, 汪凯巍, 白剑, 张金春

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邓万涛, 汪凯巍, 白剑, 张金春. 高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1194-1199.

引用本文:

邓万涛, 汪凯巍, 白剑, 张金春. 高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1194-1199.

Deng Wantao, Wang Kaiwei, Bai Jian, Zhang Jinchun. Elimination of reference surface error on high-accuracy subaperture stitching[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(4): 1194-1199.

Citation:

Deng Wantao, Wang Kaiwei, Bai Jian, Zhang Jinchun. Elimination of reference surface error on high-accuracy subaperture stitching[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(4): 1194-1199.

高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

1.
浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027

基金项目:

国家自然科学基金（61007001）

详细信息

作者简介:
邓万涛（1987- ），男，硕士生，主要从事光学干涉检测方面的研究工作。Email：dwt0102@sina.com；汪凯巍（1979- ），男，副教授，博士生导师，主要从事光学干涉测量与精密仪器方面的研究工作。Email：wangkaiwei@zju.edu.cn

邓万涛（1987- ），男，硕士生，主要从事光学干涉检测方面的研究工作。Email：dwt0102@sina.com；汪凯巍（1979- ），男，副教授，博士生导师，主要从事光学干涉测量与精密仪器方面的研究工作。Email：wangkaiwei@zju.edu.cn

中图分类号: TH741

Elimination of reference surface error on high-accuracy subaperture stitching

1.
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China

摘要: 基于最小二乘拟合的传统干涉子孔径拼接方法实现了小口径干涉仪对大口径光学元件的检测，然而在子孔径测试过程中，由于干涉仪上的参考面存在面形误差，将使获得的各子孔径的面形数据偏离真实值，所以在进行高精度面形测量时，获得参考面的面形误差并将其补偿掉是非常必要的。因此，提出了一种在拼接过程中用Zernike项对子孔径间重叠区域数据进行拟合的方法来求得参考面面形。首先在传统的目标函数上加入一系列Zernike项表征待求参考面，然后按照最小二乘法对函数进行求解得到各项系数，从而得到拟合的参考面。对平面和球面分别进行了子孔径拼接实验，拟合得到的参考面面形与QED拼接干涉仪计算得到的参考面面形的PV值偏差小于5nm，RMS值偏差小于0.2nm，拼接后的重叠区域不匹配误差值小于10nm。实验结果表明，在子孔径拼接过程中可以补偿参考面误差而得到更真实的拼接面形。
- 光学检测 /
- 子孔径拼接 /
- Zernike拟合 /
- 误差补偿
Abstract: Sub-aperture stitching can be used to measure large optical aperture with a relatively smaller aperture interferometer. In the process of sub-aperture testing, if reference surface error is taken into consideration, the stitching result will deviate from truth. As a result, obtaining and compensating reference surface error is necessary. An approach was proposed to obtain and compensate reference surface error by fitting overlap data of each sub-aperture with Zernike terms. A series of Zernike terms were added into traditional stitching function, the form of reference surface that characterized by a Zernike polynomial was obtained by using the least-square method. Experiments had been done on flat and sphere sub-aperture stitching, which were then compared with QED's result. The deviation of PV and RMS of these two results are less than 5 nm and 0.2 nm respectively. At the same time, the mismatch of stitching aperture is less than 10 nm. Experimental result proves that reference surface error can be compensated in the process of sub-aperture stitching and stitching aperture is more accurate.
- optic measurement /
- sub-aperture stitching /
- Zernike fitting /
- error compensating

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高精度子孔径拼接中参考面误差的去除方法

1. 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州310027

作者简介:
邓万涛（1987- ），男，硕士生，主要从事光学干涉检测方面的研究工作。Email：dwt0102@sina.com；汪凯巍（1979- ），男，副教授，博士生导师，主要从事光学干涉测量与精密仪器方面的研究工作。Email：wangkaiwei@zju.edu.cn

邓万涛（1987- ），男，硕士生，主要从事光学干涉检测方面的研究工作。Email：dwt0102@sina.com；汪凯巍（1979- ），男，副教授，博士生导师，主要从事光学干涉测量与精密仪器方面的研究工作。Email：wangkaiwei@zju.edu.cn

收稿日期: 2013-08-09
修回日期: 2013-09-11
刊出日期: 2014-04-25

基金项目:

国家自然科学基金（61007001）

中图分类号: TH741

关键词:

摘要: 基于最小二乘拟合的传统干涉子孔径拼接方法实现了小口径干涉仪对大口径光学元件的检测，然而在子孔径测试过程中，由于干涉仪上的参考面存在面形误差，将使获得的各子孔径的面形数据偏离真实值，所以在进行高精度面形测量时，获得参考面的面形误差并将其补偿掉是非常必要的。因此，提出了一种在拼接过程中用Zernike项对子孔径间重叠区域数据进行拟合的方法来求得参考面面形。首先在传统的目标函数上加入一系列Zernike项表征待求参考面，然后按照最小二乘法对函数进行求解得到各项系数，从而得到拟合的参考面。对平面和球面分别进行了子孔径拼接实验，拟合得到的参考面面形与QED拼接干涉仪计算得到的参考面面形的PV值偏差小于5nm，RMS值偏差小于0.2nm，拼接后的重叠区域不匹配误差值小于10nm。实验结果表明，在子孔径拼接过程中可以补偿参考面误差而得到更真实的拼接面形。