一、什么是球面绝对检验

随着光学行业的不断发展，光学球面面型的加工精度要求越来越高，然而球面光学元件的加工受球面光学表面的检测精度制约。为了实现球面面型的高精度检测，就需要采用球面面型绝对检验的方法。球面绝对检验是对参考面误差进行标定，分离出参考面误差影响以提高检测精度。以下介绍几种常用的球面绝对检验方法。

二、球面绝对检验方法

（一）、随机球平均法

如图1所示，标定球球体中心与标准球面参考镜的焦点重合，入射光线经过标准球面参考镜，再经过一个随机方向的标定球的部分球面反射，作为一次测量，将标定球绕球体中心旋转一个方向，作为另一次测量，重复进行N次，取其平均值，当测量次数N增加到相当大的数时，标定球的误差将趋向于零。

图 1 随机球平均法标定参面面型装置图

该方法装置简单，但是需要进行多次测量，而且对于标定球的加工以及材料要求高，只能用于F数较小的产生汇聚光束的凹标准镜头的误差标定。

（二）、三位置两球面面型绝对检验方法

如图3，第一步测量是入射光线通过位于参考镜焦点处（猫眼位置）的被测件的反射作为测试光路；第二步被测球面与参考镜共焦，入射光线依次经过参考镜与被测件作为测试光路；第三步在第二步的基础上将被测件绕光轴旋转180°。

图 2 三位置两球面绝对检验

在测量过程中，需要高精度的精密装调机构保持被检球面与参考镜共焦、从第2步到第3步测量被检球面绕光轴的旋转精度，以及探测器和光学系统的同轴。同时，在猫眼位置测量，由于慧差波前的边缘剪切会产生较大的慧差，该位置的测量对调整误差较为敏感。

（三）、三面互检绝对检验方法

利用３个待测球面进行４次组合测量，如图2，其中B^T、C^T用作参考面，A、A⁹⁰、Ｂ 用作测试面。B^T、C^T 是在ｘ方向相对于Ｂ、Ｃ的翻转，A⁹⁰是球面Ａ逆时针旋转90°将４次测量结果分解为奇偶函数的形式，通过联合求解最终得到重建的面形结果。

图 3三面互检示意图

三球面法在测试过程 中能够一直保持共轴共光路条件，不需对两球面法的猫眼位置、平移旋转法的横向平移位置进行检测，成本低于随机球法，可同步得到多个球面的绝对面 形分布。

三、100口径球面绝对检验

采用三球面绝对检验法来开展球面绝对检验的，所用主要测量设备为我司生产的Bysco-100-W干涉仪，如图4 所示。

图 4 Bysco-100W激光干涉仪

根据三球面互检绝对检验的原理，编写计算程序，计算得到的三个面绝对面型分布如图5所示，表1为三个面绝对面型的PV与RMS。

图 5 三球面绝对面型分布

表 1三球面的绝对面型结果