西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
提出一种可用于非球面面形检测的同步环带子孔径干涉（SASI）检测方法。该方法利用双焦点透镜形成两个测量波前来匹配非球面不同子孔径区域，进而实现非球面的同步环带子孔径干涉测量。分析SASI检测非球面面形的原理，确定双焦点透镜的焦点间距选取原则，建立子孔径的基准统一模型，通过光学追迹软件辅助建模和坐标变换实现子孔径基准统一与非球面面形重构。结合实例对一个口径为90 mm、顶点曲率半径为317 mm的抛物面进行面形检测实验，SASI方法面形重构结果与Luphoshcan方法检测结果的对比，验证了SASI方法的正确性。该方法在一定程度上扩大了干涉仪直接检测非球面的动态范围，且无需复杂的运动机构就可以同步得到被测非球面两个子孔径区域的干涉图样，加快了检测速度、降低了运动误差对测量精度的影响。
物理光学 干涉测量 非球面检测 非零位测量 同步环形子孔径
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
随着单点金刚石车削技术和抛光技术的发展，实现了金属反射镜的快速高效低成本制造。然而，金属反射镜的检测手段存在明显不足，尤其是没有一种快速、高效的检测手段用于检测凸非球面金属反射镜。为提高凸非球面金属反射镜的检测效率，提出一种非零位拼接检测凸非球面金属反射镜的检测方法。结合工程实例，对口径为120 mm，顶点曲率半径R为1121.586 mm，二次曲线常数K为−2.38的凸非球面金属反射镜进行了拼接检测实验，拼接所得面形误差均方根值（RMS）为0.016λ(λ=632.8 nm)。与Luphoscan检测结果对比，验证了非零位拼接检测方法的检测精度RMS为0.007λ，结果表明该方法能够实现凸非球面金属反射镜的快速、高效检测。
拼接检测 凸非球面 非零位 金属反射镜 subaperture stitching convex aspheric surface non-null test metal mirror 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210061
为了实现大口径凸非球面镜的高精度检测, 本文研究了凸非球面非零位子孔径拼接检测技术, 并建立了一套非零位拼接检测算法模型, 模型中分别针对同轴子孔径与离轴子孔径非零位检测时所引入的测试误差进行了建模分析, 同时对测试误差剔除、拼接系数求解、全口径面形获得等问题进行了研究。最后, 结合工程实例, 对一口径为130 mm的凸双曲面进行了拼接检测, 分析了该非球面各测试子孔径非零位检测误差形式, 同时进行了误差剔除、全口径面形获取等工作。从拼接结果中可以看出, 拼接结果光滑、连续、无拼接痕迹。为了进一步验证拼接精度, 我们将拼接结果与子孔径检测结果进行对比, 引入了自检验子孔径评价方法, 计算得到自检验子孔径与拼接结果在自检验子孔径范围内的残差图, 二者残差图的PV值与RMS值分别为0016λ与0003λ, 由上述结果可以得到自检验子孔径的测试结果与拼接结果在自检验子孔径范围内是一致的, 从而验证了本文算法的拼接精度。
干涉测量 子孔径拼接 非零位 凸非球面 interferometry sub-aperture stitching non-null convex aspherical mirror
1 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室， 浙江 杭州 310027
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室， 吉林 长春 130033
光学非球面面形的非零位检测较零位检测而言具有更强的通用性。详细分析了非球面非零位检测中回程误差的产生机理，结合校正方法将其分为可预知回程误差和不可预知回程误差两部分，分析其对最终检测结果的影响。然后介绍了实际检测中常用的回程误差校正方法的原理，通过仿真实验对比各种方法对不同非球面度、不同面形误差大小的被测非球面的校正效果，并结合方法原理和仿真结果分析了不同方法的回程误差校正能力，总结其适用范围。
测量 干涉 非球面检测 非零位 回程误差 校正方法
浙江大学光电系现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
提出了一种新型的非零位环形子孔径拼接干涉检测技术（NASSI）用以检测深度非球面面形误差。该方法结合了传统非零位干涉检测法与环形子孔径拼接法，采用部分零位镜替代了标准环形子孔径拼接干涉仪中的透射球面镜，产生非球面波前用以匹配被测面不同子孔径区域。该非球面波前比球面波前更加接近被测面的名义面形，使所需的子孔径数目大大减少。一方面增大了环带宽度和重叠区，提高了拼接精度；另一方面减少了各种误差累积次数。同时，配合基于系统建模的理论波前方法分别校正各个子孔径的回程误差，进一步提高了检测精度。对非球面度为25 μm的高次非球面的计算机仿真检测结果表明该方法具有很高的理论精度。针对口径101 mm的抛物面进行了实验检测，多次实验结果均与Zygo VerifireTMAsphere干涉仪检测结果一致，峰谷(PV)值误差优于λ/20，均方根(RMS)值误差优于λ/100，表明了NASSI方法的高精度与高重复性。
测量 深度非球面检测 非零位环形子孔径拼接 部分零位镜 子孔径数目 回程误差
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
自由曲面光学元件因具有良好的消像差能力，又能简化系统的结构，已成为新一代理想光学元件。但由于面形的“自由”以及表面的大梯度变化，使得面形高精度检测缺乏有效方法，是该类元件制造和应用的瓶颈。提出了利用点源阵列给测试波前预载倾斜量来补偿被检自由曲面表面梯度的非零位干涉自由曲面面形测量方法。针对自由曲面非旋转对称的特点，提出了基于“黑匣子”思想的逆向光路设计方法，设计出了适合自由曲面面形测量的非零位干涉光路。根据设计方案，加工并制作了该干涉装置，对自由曲面眼镜片进行了实际的干涉图采样，验证了系统的可行性。
表面光学 光学自由曲面 非零位干涉 逆向光路设计 点源阵列 光学学报
2013, 33(12): 1222003
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033
在简要总结各种检测凸非球面方法优缺点的基础上，提出了利用部分补偿法和子孔径拼接干涉检测凸非球面的新方法。分别研究和分析了这两种非零位检测非球面方法的基本原理和基础理论；设计并制作了部分补偿器件，并对其系统误差进行了标定；开发了综合优化和误差均化的子孔径拼接算法；设计并研制了两种方法都适用的检测装置。并结合实例对一口径为130 mm的碳化硅凸非球面分别进行了部分补偿检测和子孔径拼接测量，这两种方法测量所得的全口径面形分布是一致的，其PV值和RMS值的偏差仅为0.010 λ和 0.002 λ(λ=0.632 8 μm)。从而提供了两种非零位补偿测试凸非球面的手段。
非零位检测 部分补偿 子孔径拼接干涉 凸非球面 零位补偿 non-null testing partial compensation SSI convex asphere null compensation
1 安徽理工大学 计算机科学与工程学院, 安徽 淮南 232001
2 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨 150001
以无监督判别投影算法为理论基础, 提出了一种基于极小准则的完备正交判别局部保持投影算法。算法首先根据同类样本的空间信息重新定义了类内局部保持散度矩阵与类间局部保持散度矩阵, 然后借鉴无监督判别投影算法的目标函数, 推导出一个基于极小准则的目标函数, 该目标函数通过投影到总体散度矩阵的非零空间中有效地解决小样本问题, 最后给出了该算法基于QR 分解的正交投影矩阵的求解方法。人脸库上的实验结果表明了所提方法的有效性。
完备正交判别局部保持投影算法 散度矩阵 无监督判别投影算法 目标函数 非零空间 complete orthogonal discriminant locality preservi scatter matrix unsupervised discriminant projection objective function non-null space
