中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

离轴非球面具有简化系统的结构、无中心遮挡及优化光学系统的成像质量等优点，特别适用于空对地观测及天文学等领域。随着这些领域的高速发展对离轴非球面的光学加工与检验技术也提出了更高的要求。
 

离轴非球面的加工可以分为粗磨成型、细磨及抛光三个阶段。粗磨阶段主要采用机械接触式检测方法；抛光阶段主要采用激光数字波面干涉仪进行检验；但是在细磨粗抛阶段，仍然缺少有效地离轴非球面检测手段。相对大口径的离轴非球面，精度及平滑程度较差的主要原因是细磨粗抛阶段的检测手段不理想。
 

通过对比细磨及粗抛阶段的主要检测方法，付科检验仍然具有很大的优势。但是，传统付科检验也有其较大的局限性。本文在大口径同轴镜面波面再现检验的基础上，提出了基于付科法的离轴非球面在细磨粗抛阶段的波面再现技术。该技术把刀口仪、图像采集处理系统以及数据处理软件三者有机结合，能够基于阴影图的灰度值，通过一定量的参数（如：光源狭缝宽度、弥散斑大小值等）对阴影图进行积分、归算处理，得出实测的面形误差分布数据，然后通过编程在计算机屏幕上再现面形误差的图像以指导光学镜面磨制。这样将刀口检测到的阴影图变换成了镜面的误差分布图，既直观又准确，从而大大提高镜面的修磨速度，确保了光学镜面的磨制质量。用阴影图恢复出镜面的三维面形数据，粗定量检测镜面的面形误差（如PV 值、RMS 值等），为镜面加工提供很好的技术手段。同时，采用Zernike 多项式拟合确定被加工镜面的像差，便于进行镜面检测过程中的光路调整，可有效提高面形检测精度及分析波面的面形误差实现针对性修磨。
 

该技术可以实现离轴非球面的实时在线检测，能够对细磨粗抛阶段光学镜面的加工提供指导，尤其适用于细磨改非球面阶段的检验，大大提高了镜面的磨制效率、加工精度及镜面的平滑程度。