光学工程分析中的镜面面形处理新方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第6期光学技术Vo1．29No．62003年11月OVFICALTECFh-NIQUENov．2003文章编号：1002—1582(2003)06—0752—02光学工程分析中的镜面面形处理新方法李贤辉，吴清文，杨洪波(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130022)摘要：光学系统在载荷的作用下会发生变形。基于干涉检验理论，提出了一种先调整后再拟合的处理方法。首先利用下山法计算光学镜面在法线方向的变形；然后利用Zemike多项式拟合变形曲面得

2、到Zernike系数；最后去除刚体位移，作等高线图。新的数据处理方法可以更好的与干涉检验保持一致。对某相机的主镜进行仿真试验，结果表明，下山法计算效率较高，先调整后再拟合的处理结果与干涉检验结果的一致性较好。关键词：Zemike多项式；调整；面形误差；下山法中图分类号：TB133；TH706文献标识码：ANewmethodofmirrorsurfacefiguretreatmentinopticalengineeringanalysisLJXJan—hui，WUQing—wen，YANGHOng—bo(Chan

3、gchunInstituteofOpti~FineMechanicsandPhysics，Changehun130022，China)Abstract：Opticalsystemisdeformedunderload．Anewmethodbasedonthetheoryofinterferencetcstispresented．Afittingmethodafteralignmentisproposed．Firstly，thenormalsurfaceerroriscomputedbymeansofdownhi

4、llalgorithm；sec—ondly，thesurfaceerrorisfittedattermsofZemikepolynomials，andtheZemikecoefficientsareattained；finally，contourwithouttherigidbodydisplacementisproce-~s'ed．Theresultofnewmethodcorrespondstothatofinterferencetest．Itisshownthatdownhillalgorithmisef

5、ficient，andtheexpectedresultisgottenbythenewmethod．Keywords：zernikepolynomials；alignment；surfacefigureerror；do~mhillalgorithm(1)在干涉检验中是用条纹来记录法线方向的1引言面型误差的l_3，，而在现有的数值处理方法中计算在载荷的作用下，光机系统的镜面由于镜筒的的是光轴方向的面型误差。变形将会作整体的相对位移，镜面在自重的作用下(2)在干涉检验中，调整误差对检测的结果影会发生面形变化，光学

6、系统的成像特性受到了影响，响很大_5j，一般是在记录之前先调整，而在现有的因此在精密光学成像系统中分析载荷对光学性能的数值处理方法中没有相应的处理。影响是很有必要的，通常是用像差来评价光学性能本文以常见的球面为例，从干涉及光路调整的的。原理推导了工程分析中的计算方法。先用下山法作光滑和连续的波面可以用一个完备的基底函数前处理，接着拟合镜面的变形数据，得到了Zernike或一个与线性无关的基底函数的线性组合来表示。系数。Zernike多项式由于具有互为正交、与线性无关以及2工程分析中的数据处理方法与Seidel像

7、差的对应关系等特性，目前被广泛地用来表示波前，如光学设计软件(CodeV、Zemax)，以2．1工程分析中的光路调整及干涉检测(Zygo)等。镜面的畸变总是趋于光滑和通过有限元分析，可以求出镜面上一系列节点连续的，其实质等同于干涉检测时镜面上的面形误在载荷作用下经变形后的新位置。假定镜面节点的差J。科研人员借助于干涉的概念，用Zernike多变形为线性微小变形，并且镜面的总体形状尚未发项式处理工程分析中的镜面变形数据。现有的数值生变化(球面反射镜在变形后仍为球面)，则可以将处理方法与干涉方法存在如下差异：变形后

8、的节点拟合出一个具有新的半径和新的球心*收稿日期：2003—03—10；收到修改稿日期：2003—04—25作者简介：李贤辉(1979一)，男，湖南省永兴县人，中国科学院长春光学精密机械研究所硕士研究生，主要从事光机接口方面的研究。E-mail：lxhciom@eyouCON752维普资讯http://www.cqvip.com李贤辉，等：光学工程分!竺要竺兰翌望龛誓掌消除调整误差的影