第４６卷第４期２０１２年４月
浙 江 大 学 学 报（
工学版）Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｓｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．４
Ａｐ
ｒ．２０１２收稿日期：２０１０－１１－１９．浙江大学学报（工学版）网址：ｗｗｗ．ｊｏｕｒｎａｌｓ．ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ／ｅｎｇ
基金项目：国家重大科技专项经费资助项目．
作者简介：骆永洁（１９８５—），女，硕士生，从事非球面检测的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｊ ｌｕｏ２００８＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ通信联系人：杨甬英，女，教授，博导．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｕｙｙｙ
＠ｈｚｃｎｃ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ
．ｉｓｓｎ．１００８－９７３Ｘ．２０１２．０４．０１０非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理 骆永洁，杨甬英，田 超，韦 涛，卓永模
（浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江杭州３１００２７
）摘 要：为了实现非球面通用化、高精度检测，提出非球面部分补偿法，并进行误差分析与处理．在光学设计软件ＺＥＭＡＸ中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化，分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响．通过对系统误差的分析，提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法，将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差．通过计算机仿真及实验证明，部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后，可以由逆向迭代优化重构（ＲＯＲ）技术重构出更精确的非球面面形．将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比，结果较吻合，均方根（ＲＭＳ）精度接近０．０２λ（λ为波长）
．关键词：非球面检测；部分补偿法；误差分析；误差存储
中图分类号：ＴＨ
７４１．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－９７３Ｘ（２０１２）０４－０６３６－０７Ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
dw15-1000ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍＬＵＯ Ｙｏｎｇ－ｊｉｅ，ＹＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｙｉｎｇ
，ＴＩＡＮ Ｃｈａｏ，ＷＥＩ Ｔａｏ，ＺＨＵＯ Ｙｏｎｇ－ｍｏ（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｌ ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｓｐｈｅｒｉｃｔｅｓｔｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ．Ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｇｕｒｅ ａｎｄ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｏｎ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇ
ｎｓｏｆｔｗａｒｅ ＺＥＭＡＸ．Ｂｙ ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒａｙ ｔｒａｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｉｎｇ
ａｎｄ ｅｒｒｏｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ．Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ ｗａｓ ｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄ ｉｎｔｏｔｗｏ ｔｙｐｅｓ，ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ ｐａｔｈ ｂｙ ｒａｙ ｔｒａｃｅ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｅｘｃｌｕｄｉｎｇ ｔｅｓｔｉｎｇ ｐａｔｈ ｂｙ
ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｓｔｏｒａｇｅ．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｒｅｖｉｓｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（ＲＯＲ）ａｆｔｅｒｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅ
ｄ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ａｇ
ｒｅｅｄ ｗｅｌｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｕｔｏｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ（ＲＭＳ）ｖａｌｕｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ０．０２λ（λｉｓ ｗａｖｅ）．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ；ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ｍｅｔｈｏｄ；ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｅｒｒｏｒ ｓｔｏｒａｇｅ 非球面检测方法有很多，
在精度要求不高并且满足探测器分辨率的情况下，对浅度非球面可以采用测量球面的方法即运用消球差镜进行测量．在干
涉检测法［１］中，如无象差点法［２］、补偿法［３］等零位
法，使得非球面的专用检测达到了较高精度，通用性
不强，而非零位检测法，如双波长法［４］、剪切法［５］
等
虽然在一定程度上可以实现通用化检测，但不同孔径区域的光线沿着不同光学路径传播会引入较大的
回程误差［６］，并且大多都没有进行相应的校正．本文提出的部分补偿检测法在一定程度上可以实现非球面的通用化、高精度检测．
非球面部分补偿检测法采用部分零位镜（ｐａｒ－ｔｉａｌ ｎｕｌｌ ｌｅｎｓ，ＰＮＬ）对一定Ｆ＃（焦距ｆ与口径Ｄ之比）范围内的非球面进行部分补偿，设计系列化的ＰＮＬ可以对常用非球面进行通用化检测［７－８］．检测光路经ＰＮＬ部分补偿后，残留的回程误差将伴随着被测非球面面形返回到探测器中形成大像差波前，并且不同非球面残留的回程误差不一样，无法把它提取出来．本文运用基于系统建模的逆向迭代优化重构技术（ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｔｅｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃ－ｔｉｏｎ，ＲＯＲ）可以从返回的大像差波前中重构出非球面面形［８］．然而，对于该方法的系统，检测结果对误差比较灵敏．因此，系统误差的提取成为提高检测精度的热点，也是运用ＲＯＲ提高非球面重构精度的关键．
在干涉检测系统中，传统的误差存储方法是先用标准镜把干涉仪本身的误差精确地存储起来，然后在测量被检表面时把所得测量结果与之进行相减［９］．该方法简单易行，但适用条件有限，并且检测结果在很大程度上受标准面的影响．本文研究的部分补偿系统还处在原理性实验阶段，无法到标准非球面镜．为了克服误差存储缺点，把系统误差分为干涉仪的误差（不包括ＰＮＬ和非球面）和检测光路的误差．在该系统中，分光板后表面作为反射面，加工精度较高，检测光束仅经过了反射面，反射面面形对不同检测光束的影响较小，文中没有考虑．干涉仪的误差可以选取用标准平面镜进行误差
存储．本文在光学设计软件ＺＥＭＡＸ中对该系统进行建模与优化，分析了检测光路中的器件误差．根据仿真结果和器件实际装调可达到的精度，该误差可以存储在系统模型中．根据以上误差分析结果，提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的误差处理方法，将系统误差归结为用标准镜存储干涉仪的系统误差和由系统建模得到的检测光路误差．本文通过计算机仿真及实验验证了该方法的有效性．
１ 非球面部分补偿检测系统误差分析
非球面部分补偿检测系统的原理如图１所示，该系统是基于泰曼格林体系，参考光路由平面镜返回到探测器形成平面波前，检测光路采用ＰＮＬ对非球面进行部分补偿后返回大像差波前，２束光干涉后形成的干涉条纹为不均匀的圆环条纹．
在经过干
图１ 非球面部分补偿检测系统布局
Ｆｉｇ．１ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
涉图解调出波前后，运用ＲＯＲ重构出非球面的面形．该系统与零位补偿系统相比属于大像差的干涉系统，因此对器件的加工参数与装调精度要求较高．为了定量分析器件误差对非球面面形重构精度的影响和指导系统相应器件装调，在光学追迹软件ＺＥＭＡＸ中对干涉系统进行了系统建模并优化，即尽量如实构建出实验系统的光线路径．建模系统误差为实验系统中不能在建模系统中定量描述的误差，实验系统误差越小，建模越准确．另外，该系统模型是采用逆向迭代优化重构技术重构非球面面形的基础．
根据如图１所示的检测系统原理图，在ＺＥＭ－ＡＸ中，通过初始化参数，设置器件相关参数并
优
图２ 在ＺＥＭＡＸ中系统建模流程图
Ｆｉｇ．２ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｎ ＺＥＭＡＸ
化，建立理想系统模型．在此基础上，加入器件误差如面形、姿态等建立带有误差的系统模型，即可存储该器件误差，进一步可由ＲＯＲ技术重构出该误差
７
３
６
第４期骆永洁，等：非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理
对非球面面形精度的影响，步骤如图２所示．由于该系统运用旋转毛玻璃调制干涉条纹，使两干涉光束截止在毛玻璃上，在进行系统建模时仅需考虑毛玻璃之前的光学系统，大大简化了系统建模．
非球面部分补偿检测系统误差可以分为：器件加工误差，如面形、ＰＮＬ的曲率半径、厚度、折射率
友商快递100等；器件姿态误差，如非球面、ＰＮＬ的倾斜、偏心、ＰＮＬ与非球面的空气间隔误差等；由其他因素带来的误差，如入射光束的平行性、压电晶体移相误差、毛玻璃调制误差、环境因素等．
根据对补偿系统的误差分类，结合图１所示的系统布局可以看出，除了检测光路器件的加工误差和姿态误差外，系统其他器件的加工误差和装调误差存在于干涉仪主体部分，可以运用标准镜对干涉仪的系统误差进行存储．和传统的泰曼格林干涉仪相比，该系统的核心部分在于检测光路由ＰＮＬ和被测非球面组成．以下主要在ＺＥＭＡＸ系统模型中分析了检测光路的器件加工误差和姿态误差的情况．１．１ 检测光路中器件加工误差分析
由于非球面为被测对象，在进行系统误差分析时视作理想器件，检测光路要考虑的器件加工误差为ＰＮＬ的面形、曲率半径、厚度、折射率等．其中，ＰＮＬ面形最后用Ｚｅｒｎｉｋｅ多项式拟合系数形式表示，归一化半径为被测面形的有效孔径［１０］．根据ＰＮＬ实际加工参数的测量结果，在理想系统模型中加入实测的ＰＮＬ参数，建立存储有误差的系统模型，修正了理想系统模型，使得该系统建模更接近实验系统，具体流程如图２所示．当然，ＰＮＬ加工误差越小，在系统建模中存储的误差越准确，对非球面面形重构精度的影响越小．
１．２ 检测光路中器件姿态误差分析
检测光路要考虑的器件姿态误差包括ＰＮＬ、非球面分别在Ｘ、Ｙ轴方向上倾斜、偏心，ＰＮＬ与非
海乐冰箱球面之间的间隔误差．在理想系统模型中，由于ＰＮＬ和非球面等为旋转对称器件，在Ｘ、Ｙ轴方向误差分析结果一致，只分析了Ｘ轴方向．根据刘东等［７］设计的ＰＮＬ可以对Ｆ２～Ｆ４范围内的非球面实现最佳补偿．为了更具对比性，建立该ＰＮＬ对Ｆ２．５、Ｆ３．７５的非球面补偿系统模型，分析器件的姿态误差对不同Ｆ＃非球面面形重构精度的影响．１．２．１ ＰＮＬ姿态误差 在理想系统模型中，通过ＺＥＭＡＸ光线追迹仿真了ＰＮＬ存在不同倾斜、偏心时对ＲＯＲ重构非球面面形的影响，误差关系曲线如图３所示．图中，Ｅ为误差量，λ为波长，Ｔ、Ｄ分别为倾斜量和偏心量
．
图３ ＰＮＬ倾斜、偏心量对不同Ｆ＃非球面面形重构的误差曲线
Ｆｉｇ．３ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｅｒｒｏｒ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆ＃
ａｓｐｈｅｒｉｃ ｄｕｅ ｔｏ ＰＮＬ ｔｉｌｔ ａｎｄ ｄｅｃｅｎｔｅｒ
ＰＮＬ在实际装调时，使用定中仪将ＰＮＬ和套筒精密配合，部分零位镜的中心轴线和套筒的机械中心轴线基本重合，倾斜误差小于３０＂，偏心量达到
μｍ量级．根据图３的误差关系曲线可知，当倾斜量低于３０＂，偏心量为μｍ量级时，重构误差不大于１０－５λ，因此ＰＮＬ的装调误差对非球面面形重构精度影响可以不考虑．
１．２．２ 非球面姿态误差分析 在理想系统模型中，仿真了非球面不同倾斜、偏心量时对ＲＯＲ重构面形精度的影响，误差关系曲线如图４所示．非球面的倾斜和偏心对重构精度的影响远比ＰＮＬ的影响明显．实验中运用基于逆向优化函数的计算机辅助装调技术［１１－１２］可以得到非球面的倾斜、偏心量，多次迭代微调非球面，使倾斜、偏心量对重构精度的影响降到最低．若满足系统精度要求，则忽略该影响；否则可以用残留的姿态误差值修正理想系统建模中的非球面姿态，方法如图２
所示．
１．２．３ ＰＮＬ和非球面之间的间隔误差分析 在理想系统模型中，ＰＮＬ与非球面之间的间隔误差对ＲＯＲ重构面形精度的影响曲线如图５所示．图中，ｄ为ＰＮＬ与非球面之间的间隔．在实际定位ＰＮＬ与非球面之间的间隔时，采用由ＰＮＬ和消球差镜构成的组合消球差镜猫眼定位系统和导轨系统，共同定位精度可以达到μｍ量级［１３］，运用基于逆向优化函数的计算机辅助技术得到ＰＮＬ与非球面之间的
８
３
６浙 江 大 学 学 报（工学版） 第４６卷
图４ 非球面倾斜、偏心量对不同Ｆ＃非球面面形重构的
误差曲线
北京奥运会十周年
Ｆｉｇ
．４ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｅｒｒｏｒ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆ＃ａｓ－ｐ
ｈｅｒｉｃ ｄｕｅ ｔｏ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｉｌｔ ａｎｄ ｄｅｃｅｎｔｅ
ｒ图５ ＰＮＬ和非球面之间的间隔ｄ与不同Ｆ＃非球面面
形重构误差Ｅ的关系曲线
Ｆｉｇ
．５ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｅｒｒｏｒ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｆ＃ｄｕｅｔｏ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｅｒｒｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ＰＮＬ ａｎｄ ａｓｐ
ｈｅｒｉｃ间隔误差，修正系统建模中的该间隔为实际值．
由图３～５的曲线可以看出，检测光路的器件姿态误差随着被测非球面的Ｆ＃减小而增大，即被测非球面的Ｆ＃越小，相对口径越大，姿态误差对ＲＯＲ重构出非球面的面形误差越大，
面形重构精度越低．ＰＮＬ的倾斜量和偏心量对ＲＯＲ重构非球面面形误差的影响最小，非球面的姿态误差影响较大．在实验中对系统各器件采用不同的装调方法，再把残留的姿态误差值存储在系统模型中，建立更真实的系统模型，基于该存储有误差的模型运用ＲＯＲ重构非球面面形更加接近真实值．
１．３ 其他因素的影响
除了上述的误差分析因素外，还有其他误差源．Ｈｅ－Ｎ
ｅ激光器经扩束系统后的平行光带来的误差不能定量分析，仅在近场远场观察光斑不变．由于环境因素会带来影响，在恒温超净室内气浮隔振平台上搭建实验系统，并用压电晶体移相系统减小振动影响，压电晶体非线性校正采用模板匹配算法可以
达到ｎｍ精度［１４］
折射率，引入的误差小于１０－３λ．
由于加入旋转毛玻璃调制干涉条纹，会导致毛玻璃条纹出现
噪声点，采用基于偏微分方程图像平滑算法［１５］对干
涉图进行处理，得到了较好的干涉图，基本不会对检测精度带来影响．
２ 非球面部分补偿检测系统误差处理
根据误差分析结果可知，检测光路中ＰＮＬ的加工误差和器件残留的姿态误差可以存储在系统模型中．在部分补偿系统中，不含检测光路的干涉仪系统
包括了其他器件的加工参数和装调参数，又和最终的部分补偿系统处于相同环境中，其他因素引起的误差基本相同，因此可以在检测光路前放置标准镜对干涉仪进行误差存储，探测器的检测结果作为干涉仪系统误差如图１所示．部分补偿系统可以采用基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的方法来处理系统误差，把系统误差分为标准镜存储的干涉仪系统误差和系统建模存储的检测光路误差．
非球面部分补偿系统的误差处理流程如图６所示．系统误差处理的具体步骤如下
．
图６ 非球面部分补偿检测系统误差提取流程图Ｆｉｇ．６ Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙ
ｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｒｒｏｒ ｏｆｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ１）在ＺＥＭＡＸ中对部分补偿检测系统进行建模并优化，输入器件设计的理想参数值，建立理想系统模型．由于ＰＮＬ对非球面是部分补偿，该系统模型中在探测器上得到携带有非球面信息的大像差波前Ｗ０．
２
）在理想系统模型中保持其他器件参数不变，９
３６第４期骆永洁，等：非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理
输入ＰＮＬ实测参数和由计算机辅助装调技术多次迭代后得到的非球面姿态值，建立带有检测光路误差的系统模型，得到波前Ｗ１，具体方法如图２所示．此时Ｗ１包括理想系统模型中的波前Ｗ０和检测光
路所带来的系统误差ＷＳｙｓ－Ｔｅｓｔ，ＷＳｙｓ－Ｔｅｓｔ不用提取出来，存储在系统模型中即可：
ＷＳｙ
ｓ－Ｔｅｓｔ＝Ｗ１－Ｗ０．（１）３）选取ＰＶ＜０．０５λ的标准镜，放置在实际系统检测路中，建立干涉仪系统如图１所示．由干涉图解调出干涉仪系统带来的误差波前ＷＩｎｔｅｒｆｅｒ存储在计算机中．
４）系统误差ＷＳｙ
ｓ表示为ＷＳｙｓ＝ＷＳｙ
ｓ－Ｔｅｓｔ＋ＷＩｎｔｅｒｆｅｒ．（２）待干涉仪误差存储之后，移去标准镜，精确装调ＰＮＬ和非球面，建立部分补偿检测实验系统，并由ＣＣＤ采集干涉图，解调出实验系统的波前ＷＴｅｓｔ－Ｒ
ｅｓｕｌｔ，它包括了带有检测光路误差系统模型中的波前Ｗ１、干涉仪系统误差波前ＷＩｎｔｅｒｆｅｒ和非球面的面形ＷＳｕｒｆ．从实验检测结果ＷＴｅｓｔ－Ｒｅｓｕｌｔ中减去干涉仪系统误差波前ＷＩｎｔｅｒｆｅｒ，在带有检测光路误差的系统模型中，再通过过逆向优化迭代重构算法最
终重构出非球面的真实面形ＷＳｕｒｆ．
二氢吡啶类钙拮抗剂３ 非球面部分补偿检测系统实验
如图７所示，非球面部分补偿检测实验系统布局及各器件名称标注，被检测的非球面为抛物面，顶点球曲率半径为８１８．９５２ｍｍ，口径为１５９ｍｍ，Ｆ＃为２．５７５，
非球面与参考球的最大偏差即非球面度［１６］
为９．０９１μｍ．光源为波长６３２．８ｎｍ（１个λ单位）的ＨＥ－ＮＥ激光器，
经过扩束系统后产生的平行光口径为２５ｍｍ，采用镀膜面朝向被测非球面的分光板分光，最大限度地降低分光器件对返回的检测波前的影响．参考平面镜由压电晶体ＰＺＴ调制，降低了外界噪声的影响．利用ＰＮＬ对被测非球面进行补偿，大大降低了返回的检测波前的波像差，使得产生的干涉图能够被ＣＣＤ探测器分辨．运用旋转毛玻璃调制由参考光束与检测光束形成的干涉条纹，减小了远心成像透镜对干涉图的影响．
运用高分辨率的ＣＣＤ采集干涉条纹，减小条纹失真，提高了干涉图的位相解调精度．将非球面固定在五维调整架上，由精密直线导轨从组合消球差镜猫眼位置移动到被检测位置，提高了ＰＮＬ和非球面之间的定位精度．导轨的标定精度为±１μｍ．
在实验系统装调过程中，采用ＰＶ＜０．０５λ的标准镜测量干涉仪系统误差，ＣＣＤ采集的干涉图如图８（ａ）所示．组合消球差镜由ＰＮＬ和消球差镜组合而成，采用可分离式的结构如图８（ｂ）所示．在精密定位ＰＮＬ和非球面之间间隔的过程中，组合消球差镜猫眼位置采集的干涉图如图８（ｃ）所示．当运用精密导轨将非球面移动到检测位置，运用组合消球差镜检测非球面时，由ＣＣＤ采集得到的干涉图如图８（ｄ）所示，由于口径匹配问题，ＣＣＤ不能完全利用，并且条纹较密，很难解调．当移去消球差镜，由ＰＮＬ检测非球面时，建立部分补偿检测系统，由ＣＣＤ采集的干涉图如图８（ｅ）所示．当运用计算机辅助装调技术后，采集的干涉图如图８（ｆ）所示．从干涉图可以看出，部分补偿降低了条纹密度，使得探测器可以分辨
．
图７ 非球面部分补偿检测系统实验光路布局
Ｆｉｇ．７ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ ａｓｐｈｅｒｉｃ ｔｅｓｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ０
４６浙 江 大 学 学 报（工学版） 第４
６卷
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议