1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司，江苏苏州 215123
3 苏州维纳仪器有限责任公司，江苏苏州 215123
为了实现对回转锥形内表面的形貌精密测量，分析了干涉测量中误差产生的原因，明确了误差对测量结果造成的影响。通过在圆柱坐标系下建立数学模型，推导出偏移误差和角度误差的数学公式，并对误差公式进行分析。结果表明：圆锥反射镜的偏移量和顶角的加工误差都会造成光程差；当偏移量极小时，光程差与反射镜偏移量成线性关系；光程差对于角度误差非常敏感，为了保证测量精度，需要严格控制圆锥反射镜的顶角大小。
干涉测量 锥形内表面 误差分析 interferometric measurement conical frustum inner surface error analysis
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
为了实现波面检定仪无线调节单元的限位功能, 采用限位控制系统来限制电机的位置行程, 并通过 CC2530控制板获取触发限位开关的电压信息以及精密直流电机的限位状态电压信息。实验结果表明, 波面检定仪无线调节单元的限位系统可实现对调节单元的限位控制, 并获取相应的限位信息, 还能使波面检定仪无线调节单元的调节更加准确和有效, 从而可实现对样品面形的精确测量。
波面检定仪 无线控制 限位系统 wave surface analyzer wireless control position limit system
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
4 苏州维纳仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
5 上海市计量测试研究院 机械与制造计量技术研究所, 上海201203
基于Zernike多项式波前拟合法, 提出计算离焦位置任意波长透射波前Zernike系数的算法, 在聚焦位置Zernike系数基础上补偿离焦距离内Zernike系数变化量.以典型的消色差望远物镜为例, 根据设计波长及权重优化其工作位置, 计算不同波长的聚焦位置与工作位置的离焦量, 使用该算法验证消色差系统工作位置任意波长Zernike系数.与在工作位置直接使用Conrady-Zernike公式对比表明, 该算法对于与位置有关的Zernike系数计算效果明显, Z1的绝对误差由6.78降低到了1.41, Z4的绝对误差由6.83降低到了1.45.
波前检测 Zernike系数 离焦 波长 消色差 Wavefront testing Zernike coefficients Defocus Wavelength Achromatic
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
波前像差可以很好地反映光学系统的性能,波前检测结果通常用一组Zernike多项式线性组合表示。透射式光学系统波前需要在特定波长下检测,由于检测仪器的限制,目前只有少数波长的波前可以得到准确检测。提出一种新的思路,通过分析透射波前Zernike系数与波长的函数关系,间接反映波前随波长的变化规律,从而实现任意波长波前的检测。利用Zemax对光学系统建模,采集光学系统在不同波长时的波前Zernike系数,通过Matlab曲线拟合工具寻找Zernike系数与波长曲线可能存在的函数形式,并最终确定了Conrady-Zernike公式。模拟的光学系统使用这种解析式计算所得Zernike系数的最大误差在1%以内。结果表明透射式光学系统的波前Zernike系数与波长之间基本符合Conrady-Zernike公式的关系。
测量 波前检测 Conrady-Zernike公式 曲线拟合 Zernike系数 波长
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
介绍了一个特殊结构的干涉测试方法和系统, 基于Fizeau(菲索)干涉原理, 通过一高精度直角圆锥镜来实现圆柱坐标系与直角坐标的转换。该系统可以用来测量360°回转圆柱的表面形貌, 并且无需图像拼接, 可一次性获取整周的面形数据。通过对系统主成分误差的计算分析, 及Matlab软件数值仿真, 建立了圆柱坐标系下的误差校正矩阵。并针对一环形样品进行实际测量, 测试结果经过主成分误差校正后, 与Taylor Hobson接触式圆柱度仪的测量结果一致, 通过最小二乘圆(LSC)的圆度评定方法计算得到的圆度误差值十分接近。实验结果表明: 该测量方法可有效地实现圆柱体整周表面形貌的测量, 解决了目前回转光学元件的测量难度大、测试效率低等问题。
Fizeau干涉仪 回转圆柱面 角锥反射镜 误差校正 Fizeau interferometry rotatory cylinder surface axicon mirror errors calibration 红外与激光工程
2017, 46(7): 0717001
1 苏州科技大学, 江苏 苏州 215009
2 苏州慧利仪器有限责任公司企业研究生工作站, 江苏 苏州 215123
3 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
4 上海理工大学, 上海 200093
5 苏州维纳仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题, 提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲索干涉仪, 设计和分析了绝对检测精度实验及重复性实验。仿真结果显示: 旋转角度误差在达到0.13°时, 测量误差PV值为0.000 1λ; 旋转偏心误差达到3 pixel时, 测量误差PV值为0.005λ。实验结果显示: 测得实际样品的绝对检测精度PV10值为0.041 5 λ, RMS值为0.008 7 λ, 小于常规干涉检测所得结果; 对同一平面两次独立的绝对检测结果进行点对点作差处理, 从而获得残差图, 其残差图PV10值为0.004 λRMS值为0.000 5 λ。实验结果表明了该方法的高重复性和有效性。
光学干涉测量 绝对检测 奇偶函数 面形精度 optical interferometry absolute test even or odd functions surface accuracy
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 苏州慧利仪器有限责任公司, 江苏 苏州 215123
3 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
通过菲佐型干涉系统、直角圆锥反射镜的一次性测量, 可获得圆柱形光学元件整周的面形信息。为实现高精度的面形测量, 实验装置的校准至关重要, 但由于调整机构的缺陷导致圆锥反射镜和被测圆柱的空间方位难以确定, 距离理想位置的任何位置偏差将给测量结果引入严重的测量误差。为去除该系统误差, 要明确各种失调误差的形成原因, 分析其对测量结果的影响。通过圆柱坐标系下数学模型的建立, 推导出偏移误差和旋转误差的变化公式, 并通过Matlab数值模拟和实际测量对其进行验证。结果表明, 利用误差计算公式可以推导出失调误差系数, 便于进一步的系统误差校正。
测量 菲佐干涉测量 360°柱面 圆锥镜 失调误差
1 美国奥克兰大学
2 清华大学工程力学系, 北京 100084
本文提出一种以离散余弦变换(DCT)为基础的自动相位测量方法并以实验和模拟运算进行验证。
条纹图分析 相位测量 离散余弦变换
本文叙述了一种用于测量漫射表面变形的使用偏振相位偏移技术的电子散斑干涉术.由于采用共光路光学相位偏移技术,因而具有较高的稳定性;用计算机图像处理可精确地获得相位图;用去包裹技术(unwrapping)可直接得到表面变形的精确数据.
偏振 相位测量 变形测量 电子散斑干涉术
