作者单位
摘要
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
作者单位
摘要
1 华中科技大学 光学与电子信息学院,湖北 武汉 430074
2 广东省季华实验室,广东 佛山 528200
3 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
4 湖南工业大学 轨道交通学院,湖南 株洲 412007
为了解决大口径平面反射镜高精度检测问题,建立了一种基于全局优化的子孔径拼接检测数学模型,同时提出了一种拼接因子用于重叠区域取值。基于上述方法,结合工程实例,对一口径为120 mm的平面反射镜完成拼接检测,检测中共规划了四个待测子孔径,为了对比文中所述算法与传统最小二乘拟合拼接算法的拼接性能,分别利用两种算法完成了待测平面镜的面形重构。实验结果表明,两种算法所得拼接结果光滑、连续、无“拼痕”,同时分别将两种算法所得拼接结果与全口径检测结果进行了对比分析,从传统拼接算法残差图中可以看到明显的“拼痕”,而加权拼接方法得到的拼接结果光滑、连续,同时其残差图的PV与RMS值分别为0.012λ与0.002λ,小于传统算法残差图的PV与RMS值,验证了算法的可靠性与精度。
光学检测 干涉测量 子孔径拼接 拼接因子 optical testing interferometer subaperture stitching stitching factor 
红外与激光工程
2021, 50(10): 20210520
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
参考面二阶项(离焦和像散)误差是导致拼接累积误差的主要因素,而参考面高阶误差会导致高频面形误差。分析由参考面误差二阶项和高阶项导致的拼接误差的规律。研究参考面误差导致任意两个子孔径拼接误差之间的关系。提出一种可以有效减小参考面高阶项误差对子孔径拼接结果影响的算法。该算法将拼接后的子孔径面形数据对应相减,分离出参考面高阶项误差的拼接误差。数据仿真和实验验证表明了该算法的正确性和有效性。
测量 干涉测量 子孔径拼接 参考面误差 拼接误差 
中国激光
2019, 46(12): 1204006
作者单位
摘要
中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为实现大口径光学元件波前功率谱密度(PSD)的高精度、低成本检测,提出了一种将干涉与拼接技术结合的检测方法。推导了波前PSD的计算方法,提出了基于相关匹配的子孔径拼接算法,分析了拼接干涉检测的误差来源。对拼接检测算法进行了仿真验证,结果表明,拼接检测的波前畸变峰谷值(dpv)与PSD的均方根值(PRMS)的相对偏差分别为1.2%和0.1%。采用口径为620 mm×450 mm光学元件开展了5次拼接检测实验,比较了拼接检测与全口径直接检测结果,两者分布一致, dpv偏差不大于0.012λ(λ=632.8 nm),PRMS偏差不大于0.03 nm,表明该算法稳定可靠,可实现大口径光学元件波前PSD的拼接检测。
测量 子孔径拼接 相关匹配 功率谱密度 波前测量 
中国激光
2019, 46(2): 0204008
作者单位
摘要
中国科学院 上海光学精密机械研究所 信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
考虑高精度子孔径拼接干涉测量技术对自动化拼接的要求, 提出了一种子孔径零条纹自动快速调节方法。分析了干涉条纹数量对拼接误差的影响, 分析显示: 当子孔径干涉条纹数量少于5条时, 干涉仪回程误差小于λ/50(PV值)。对子孔径拼接测量装置进行了结构优化, 提出了拼接位移台角位移偏差自动补偿方法, 实现了各个子孔径的零条纹测量, 进而控制了子孔径拼接的累积误差。对450 mm×60 mm长条镜进行了子孔径拼接干涉测量, 结果表明: 自动测量结果与手动调整零条纹测量结果在面形分布上更为一致; 但前者测量速度及测量效率都有所提高, 测量时间平均减少5 min。提出的方法不仅能完成干涉拼接测量装置的自动定位及自动快速调整, 还提高了测量重复性与检测效率。
干涉测量 自动测量 子孔径拼接 拼接误差 interferometry automatic measurement subaperture stitching stitching error 
光学 精密工程
2017, 25(10): 2682
张磊 1,*刘东 2师途 2杨甬英 2[ ... ]俞本立 1
作者单位
摘要
1 安徽大学 光电信息获取与控制教育部重点实验室, 安徽 合肥 230601
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
光学自由曲面因其表面自由度较大, 可以针对性地提供或矫正不同的轴上或轴外像差, 同时满足现代光学系统高性能、轻量化和微型化的要求, 逐渐成为现代光学工程领域的热点。自由曲面的检测技术已经成为制约其应用的最重要因素, 而目前精密光学自由曲面的检测手段仍然沿用非球面检测方法。本文回顾了近年来的自由曲面检测发展历程, 对目前主流的非接触式检测方法(微透镜阵列法, 结构光三维检测法, 相干层析术, 干涉检测法)进行了重点介绍; 总结了非球面检测方法运用到自由曲面检测中的技术难点, 同时结合这些技术难点, 展望了自由曲面检测的未来发展新趋势, 主要集中在非旋转对称像差的动态补偿、分区域像差的回程误差校准及子孔径拼接技术。
自由曲面检测 干涉检测法 子孔径拼接 非旋转对称像差补偿 free-form surface testing interferometry subaperture stitching rotationally asymmetric aberration compensation 
中国光学
2017, 10(3): 283
作者单位
摘要
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
为了去除拼接干涉检测中支撑对面形检测的影响,提出了利用最大似然估计法计算支撑造成的面形误差的方法。首先,保持支撑工装不动,旋转待测镜检测各子孔径面形;然后,用最大似然估计法计算出支撑造成的面形误差;最后,各子孔径面形数据减去估算出的支撑面形误差,利用拼接算法拼接出全口径面形。以全口径直接测量结果为基准进行对比实验,验证了该方法可去除支撑造成的面形误差,提高了拼接检测精度。
测量 干涉检测 子孔径拼接检测 支撑 测量误差 
激光与光电子学进展
2017, 54(4): 041204
作者单位
摘要
齐齐哈尔大学应用技术学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161000
为了解决大口径大偏离量非球面高精度检测问题, 提出子孔径拼接与补偿器混合补偿检测模型。在被检测非球面镜面形精度未达到干涉仪测量动态范围要求, 同时轮廓测量精度不能满足后续加工要求时, 该模型可以实现对被检测镜的高分辨率检测, 为后续加工提供指导。为了验证模型的可行性, 结合工程实例, 对口径为1450 mm的离轴抛物面镜进行了混合补偿检测, 为了评价混合补偿检测精度, 将混合补偿检测结果与子孔径检测结果进行了对比分析, 其残差的峰谷值与均方根值分别为0.030λ与0.003λ, 验证了该模型的精度与可行性。
光学设计 干涉测量 孔径拼接 补偿器 离轴抛物面 
激光与光电子学进展
2016, 53(12): 121203
作者单位
摘要
西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室, 西安 710049
为了减小非球面环形子孔径拼接测量时的中心偏移误差, 根据检测原理及几何关系, 分析了中心偏移误差在面形测量中的作用机理, 推导了中心偏移误差模型, 并在此基础上提出了一种基于二维像素矩阵的中心偏移误差补偿方法.该方法可以有效地得到初始面形测量数据的中心偏移量, 在拼接之前减小由中心偏移误差引起的波前偏差的剔除误差, 同时减小各环形子孔径中心之间的偏差.利用Zygo干涉仪进行了非球面环形子孔径拼接的中心偏移误差补偿实验, 与零位检测结果相比, 峰谷值残差为-0.015λ, 均方根残差为0.003λ, 表明该补偿方法大大减小了面形测量误差, 提高了环形子孔径拼接的测量精度.
光学测试 环形子孔径拼接 二维像素矩阵 非球面 中心偏移误差 Optical testing Annular subaperture stitching Two-dimensional matrices of pixel Aspheric surface Center offset error 
光子学报
2016, 45(9): 0912001
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 长春130033
将光学系统波像差检验技术与子孔径拼接测试技术相融合提出了凸非球面系统拼接检测方法, 对该方法的原理和实现步骤进行了分析和研究, 并建立了合理的子孔径拼接数学模型.依次利用计算机控制光学表面成形技术和磁流变抛光技术对一包含大口径凸非球面的离轴三反光学系统的各反射镜进行加工, 并对整个系统进行装调和测试.测定光学系统各视场的波像差分布, 通过综合优化子孔径拼接算法和全口径面形数据插值求解得到大口径凸非球面全口径的面形信息.结合工程实例, 对一口径为292 mm×183 mm的离轴非球面次镜进行了系统拼接测试和加工, 其最终面形分布的均方根值为0.017λ(λ=632.8 nm).
光学加工 光学检测 凸非球面 计算机控制光学表面成形 磁流变抛光 子孔径拼接 Optical fabrication Optical testing Convex asphere Computer Controlled Optical Surfacing(CCOS) Magneto Rheological Finishing (MRF) Subaperture Stitching Interferometry (SSI) 
光子学报
2016, 45(7): 070722001

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