【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精度干涉测量领域，具体涉及一种柱面绝对面形测量方法。
技术介绍
1、与传统的球面和平面不同，柱面是特殊的非球面，具有子午面和弧矢面的光焦度不同的特点，具有一维放大功能，可以有效减小球差和色差，通常用来改变光学系统中的形状，使其成为线光源，用于校正色散、线聚焦或线成像等光学系统中。例如x射线光电子装置中的均匀光强，如若使用传统的光学元件，需要增加光学元件数量的同时又增加了光路的复杂性，还会造成激光晶体和光学元件的损伤，减少器件的使用寿命。高精度的光学柱面元件在高能激光器、新能源研究、天体物理学等国防和民用领域都将发挥着重要作用。因此，迫切需要适用于柱面光学元件的高精度检测方法。
2、在高精度的面形测量方面常用的是光干涉测量技术，利用干涉原理将面形信息转变成干涉图，通过对干涉图的计算分析求解出面形信息。但是由干涉测量得出的面形结果是相对参考面的，会引入参考面的波面像差，测量精度受到参考面面形精度及其他系统误差的制约。在待测面面形精度超过参考面面形的情况下，干涉的相对测量无法得到正确的待测面面形。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种柱面绝对面形测量方法。
2、本专利技术提供了一种柱面绝对面形测量方法，具有这样的特征，实现对柱面绝对面形的高精度检测，包括以下步骤：
3、s10，沿干涉仪输出光束方向依次设置参考柱面和被测柱面，定义光束的光轴方向为z轴，参考柱面和被测柱面的焦线方向为x轴，y轴垂直于x轴和
4、s20，将被测柱面先后置于和参考柱面共焦线的位置以及参考柱面的猫线位置进行测量；
5、s30，建立柱面绝对测量的表达式：
6、
7、其中，m1是被测柱面在和参考柱面共焦线位置与参考柱面的干涉测量结果，m3是被测柱面在猫线位置的干涉测量结果，s(-x,y,z)为参考柱面波前，t(x,y,z)为被测柱面波前；
8、s40，因为关于x轴翻转前后的矩形函数多项式系数是相关的，所以，利用矩形函数多项式将柱面绝对测量的表达式改写为：
9、
10、其中，ai和bi分别是参考柱面和被测柱面第i项矩形函数多项式系数，f(ai)是参考柱面关于x轴对称翻转后的矩形函数多项式系数，di和fi分别表示两次干涉波面的第i项矩形函数多项式系数，可由矩形函数多项式拟合得到，ci(x,y)为第i项矩形函数多项式；
11、s50，利用矩形函数多项式中x或者y的奇偶特性，求得参考柱面和被测柱面的矩形函数多项式系数，然后用相应的矩形函数多项式系数拟合出参考柱面和被测柱面的绝对面形偏差。
12、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，将柱面波看成球面波的yoz截面沿母线方向延展形成的。
13、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s20及步骤s30中，将球面波yoz截面上的三位置绝对测量方法应用到柱面yoz截面上。
14、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，基于球面绝对测量法，推导了柱面绝对测量的一般表达式：
15、
16、其中，m1是被测柱面在和参考柱面共焦线位置与参考柱面的干涉测量结果，m2是被测柱面旋转180°后在和参考柱面共焦线位置与参考柱面干涉测量结果，m3是被测柱面在猫线位置的干涉测量结果，s(-x,y,z)为参考柱面波前，t(x,y,z)为被测柱面波前。
17、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤s40中，由于猫线位置的测量返回的波前是参考柱面波前关于x轴对称，所以利用矩形函数多项式翻转前后多项式系数的关系，当面形关于x轴对称翻转后，如果矩形函数多项式只和x有关或者是关于y的偶函数时，矩形函数多项式系数不变，如果矩形函数多项式是关于y的奇函数时，矩形函数多项式系数与对称翻转前的面形的矩形函数多项式系数互异，因此，关于x轴翻转前后的矩形函数多项式系数是相关的。
18、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，利用矩形函数多项式旋转180°前后多项式系数的关系，当面形旋转180°后，如果矩形函数多项式是关于x的偶函数或者关于y的偶对数或者是关于xy的偶函数时，矩形函数多项式系数不变，如果矩形函数多项式是关于x的奇函数或者是关于y的奇函数时，矩形函数多项式系数与旋转前的面形的矩形函数多项式系数互异，因此，面形旋转和翻转前后的矩形函数多项式系数都是相关的。
19、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，将柱面绝对测量的一般表达式改写为：
20、
21、其中，ai和bi分别是参考柱面和被测柱面第i项矩形函数多项式系数，f(ai)是参考柱面关于x轴对称翻转后的矩形函数多项式系数，f(bi)是被测柱面旋转180°后的矩形函数多项式系数，di、ei和fi分别表示三次干涉波面的第i项矩形函数多项式系数，由多项式拟合得到，ci(x,y)为第i项矩形函数多项式。
22、在本专利技术提供的柱面绝对面形测量方法中，还可以具有这样的特征：其中，由于f(ai)和f(bi)分别是关于ai和bi的函数，所以将改写后的柱面绝对测量的一般表达式进一步改写为：
23、
24、专利技术的作用与效果
25、根据本专利技术所涉及的柱面绝对面形测量方法，利用矩形函数多项式翻转前后和旋转前后的多项式系数关系，得到柱面绝对测量的表达式。进一步根据矩形函数多项式的奇偶特性，求出参考柱面和被测柱面的多项式系数，通过拟合得到绝对面形。所以，本专利技术的柱面绝对面形测量方法可以通过一系列的数学解析分离出系统误差而获得真实的高精度的被测面形。
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1.一种柱面绝对面形测量方法，其特征在于，实现对柱面绝对面形的高精度检测，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种柱面绝对面形测量方法，其特征在于，实现对柱面绝对面形的高精度检测，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的柱面绝对面形测量方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的柱面绝对面形测量方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩森，张凌华，吕武君，张力伟，李雪园，
申请(专利权)人：苏州慧利仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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