基于子孔徑拼接法測(cè)量高精度反射鏡

鄭立功

（中國(guó)科學(xué)院 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 中國(guó)科學(xué)院 光學(xué)系統(tǒng)先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春130033）

引言

大口徑光學(xué)平面鏡的檢測(cè)，在傳統(tǒng)光學(xué)檢測(cè)中，通常需要配備大口徑干涉儀或者搭建Ritcheycommon形式的檢驗(yàn)光路［1-2］，這時(shí)往往需要一塊與被檢元件尺寸相同甚至更大尺寸的參考光學(xué)平面或球面，然而制造和檢測(cè)大口徑參考平面鏡和球面鏡存在很多的困難，并且所需的時(shí)間很長(zhǎng)，費(fèi)用也很昂貴。

子孔徑拼接技術(shù)作為一種有效的大口徑光學(xué)鏡面檢測(cè)手段，最早于1982年由C.J.Kim提出，該技術(shù)用一系列較小的光學(xué)平面陣列代替了較大的參考平面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大型光學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)。在國(guó)外，QED公司與亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了比較深入的研究。2003年，QED公司成功研制了自動(dòng)拼接干涉儀，同時(shí)其基于VON（variable optical null）技術(shù)［3］，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)大偏離量凸非球面的子孔徑拼接檢測(cè)。亞利桑那大學(xué)光學(xué)中心基于 ML（maximum likelihood）算法，在標(biāo)準(zhǔn)參考鏡存在較大面形誤差的情況下，對(duì)1.6m光學(xué)平面鏡實(shí)現(xiàn)了拼接檢測(cè)［4］。

國(guó)內(nèi)自上世紀(jì)90年代以來(lái)也有多家單位對(duì)此進(jìn)行了研究，其中長(zhǎng)春光機(jī)所實(shí)現(xiàn)了對(duì)非球面的拼接檢測(cè)［5-6］；南京理工大學(xué)將子孔徑技術(shù)應(yīng)用到了相移平面干涉儀中［7］；四川大學(xué)成功搭建了一套子孔徑拼接檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［8］。

本文基于最小二乘擬合提出了一套拼接算法，由標(biāo)記點(diǎn)標(biāo)定完成了子孔徑間的對(duì)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Φ120mm口徑平面鏡拼接。同時(shí)通過將拼接結(jié)果與全口徑檢測(cè)結(jié)果與自檢檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)拼接結(jié)果進(jìn)行了誤差分析。……