基于共焦掃描的諧衍射元件輪廓提取算法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代光學系統(tǒng)性能的逐步提高，發(fā)展面型結(jié)構(gòu)豐富的衍射光學元件已成為研究的熱點之一。傳統(tǒng)的衍射光學元件的基底為平面或者球面，而非球面的引入，能夠有效地校正系統(tǒng)像差并減少光學元件的使用數(shù)目。一些精密光學領(lǐng)域中已將非球面作為衍射光學元件的基底，并且對元件的面型精度提出了很高的要求，這為現(xiàn)代光學元件的面型測量提出了挑戰(zhàn)。
　　本課題“基于共焦掃描的諧衍射元件輪廓提取算法研究”采用共焦掃描的方法，針對以非球面為基底的諧衍射光學元件提出面型

2、輪廓提取方案及其擬合算法。主要研究工作如下：
　　(1)通過對非球面諧衍射光學元件面型特征的分析，提出了宏微復合的掃描方式，其由基底輪廓掃描和臺階輪廓掃描構(gòu)成?；纵喞獟呙栳槍χC衍射元件的非球面基底區(qū)域，臺階輪廓掃描針對諧衍射元件的衍射臺階結(jié)構(gòu)區(qū)域。
　　(2)完成了諧衍射元件輪廓測量數(shù)據(jù)的零級衍射面提取工作，開展了針對零級衍射面的輪廓濾波工作，具體采用高斯濾波的方法，其中高斯濾波函數(shù)的步進選取與掃描區(qū)域相關(guān)。開展了零級衍射

3、面的輪廓曲線擬合工作，具體采用Levenberg-Marquardt算法，通過該擬合算法可以得出零級衍射面的表達式各項系數(shù)以及求得零級衍射面的面型殘差。
　　(3)對測量過程中由于測量坐標系的偏移引起的測量誤差進行分析，具體包括偏心誤差及傾斜誤差。通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)在測量過程中，影響測量結(jié)果較大的為X向偏心誤差和傾斜誤差，而可以忽略Y向偏心誤差帶來的影響。分析了X向偏心誤差和傾斜誤差的校準方法，通過使被測表面的底部中心盡可能與測量