基于部分補(bǔ)償干涉的非球面頂點(diǎn)曲率半徑加工誤差測量

胡 搖， 李騰飛， 郝 群， 常 旭

(1.北京理工大學(xué)光電學(xué)院精密光電測試儀器及技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2.中國北方車輛研究所，北京100072)

1 引 言

非球面光學(xué)元件廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)儀器中，用來改變光路、校正像差、改善像質(zhì)、減少光學(xué)系統(tǒng)的體積和重量[1，2]。特別是在天文望遠(yuǎn)鏡，外太空望遠(yuǎn)鏡和衛(wèi)星遙感相機(jī)領(lǐng)域，高精度的非球面起著十分重要的作用[3，4]。

非球面的加工誤差可以分為兩類：面形誤差(surface figure error，SFE)和面形參數(shù)誤差。面形誤差是被測面與標(biāo)稱面之間的不規(guī)則偏差，可以通過干涉儀[1]和輪廓儀[5]進(jìn)行測量；面形參數(shù)誤差包括頂點(diǎn)曲率半徑加工誤差和二次常數(shù)加工誤差。其中，頂點(diǎn)曲率半徑(vertex radius of curvature，VROC)加工誤差是指非球面的實(shí)際頂點(diǎn)曲率半徑與理想值之間的偏差，它影響非球面的基本性質(zhì)，比如非球面的焦距，進(jìn)而影響光學(xué)系統(tǒng)的像差和成像質(zhì)量。精確測量非球面的頂點(diǎn)曲率半徑加工誤差對光學(xué)面的加工制造和校準(zhǔn)是非常重要的，一直以來是研究的熱點(diǎn)問題。

作為參考，傳統(tǒng)的球面曲率半徑測量方法是“貓眼和共焦位置”法，即通過自準(zhǔn)直或干涉條紋判讀法來精確定位貓眼位置和共焦位置兩點(diǎn)，并測得這兩點(diǎn)之間的距離來獲得曲率半徑[5，6];而非球面的幾何關(guān)系較為復(fù)雜，通常很難直接找到其共焦位置，為頂點(diǎn)曲率半徑加工誤差的測量帶來一定的困難。按照是否接觸被測面，非球面頂點(diǎn)曲率半徑加工誤差的主要測量方法可以分為兩類：接觸式測量方法和非接觸式測量方法。……