一、子孔径拼接法优势

使用干涉仪检测大口径光学元件时，需要配备比被测件口径更大的标准镜，这无疑增加了检测成本，此外，用干涉仪直接检测较大口径的光学元件容易丢失高频信息。子孔径拼接法可以突破干涉仪自身口径大小的限制，对更大口径的光学元件进行高精度测量，实现“以小测大”的功能，降低了检测成本，并且在一定程度上提高了检测分辨率，同时还能保留被截去的面形高频信息。

二、方法原理                   

如图1所示，子孔径拼接干涉检测过程主要有以下三个步骤:子孔径划分、子孔径扫描、通过子孔径拼接算法处理数据恢复全口径面形。

图1 子孔径拼接测量流程图

（1）    子孔径划分

根据干涉仪视场和待测镜面的比例大小、子孔径之间重叠区域的大小选择合适的子孔径圈数，确定子孔径个数以及分布。为了保证拼接的准确性，一般要求子孔径之间的重叠区域不少于子孔径口径的1/4。

（2）    子孔径扫描

根据子孔径规划找出测量各子孔径的最佳路径，通过干涉仪和待测镜之间的相对运动，将干涉仪对准某个子孔径，将该子孔径的干涉图调节至零条纹后进行干涉检测，之后运动到下一个子孔径位置，直到所有子孔径面形均测量完为止。根据相对运动的方式不同，可以分为平移扫描和旋转扫描，平移扫描需控制x、y轴的移动让子孔径检测区域覆盖待测件；旋转扫描是在某一轴上进行平移，达到位置后旋转待测件以改变子孔径检测区域。旋转扫描对机械定位要求更高，但是可以减少所需平移的行程，所以应该根据具体检测环境选择合适的扫描方式。

图2 扫描方式（左）平移扫描、（右）旋转扫描

（3）    子孔径拼接

由于在条纹调零过程中和子孔径定位时会引入像差，导致重叠区域的相位值并不完全一致，所以需要选择合适的拼接算法消除相邻孔径间的平移、倾斜（球面镜还需要消除离焦）误差等，将各个子孔径检测结果拼接到一个相同的坐标系，得出全口径面形。