标准球面透镜的几何特性与误差分析_袁群1

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文章编号：1002-2082(2020)04-0857-11

标准球面透镜的几何特性与误差分析

袁　群，季　文，高志山

（南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094）

摘 要：标准球面透镜是斐索型干涉仪的核心器件，综述标准球面透镜的几何特性和误差。分析标

准球面透镜在干涉照明光路和成像光路中的作用，重点介绍并实验验证了球面干涉成像的R-sinθ

几何特性关系模型，给出了采用Q非球面实现非球面分裂的新型设计方法，以及2片式非球面标准

球面透镜结构的实例，概述了针对小F数标准球面透镜球面干涉腔中的待测球面调整误差和移相

Geometric characteristics and error analysis of standard spherical lens

Abstract： The standard spherical lens plays an important role in the Fizeau interferometer. The geometric

characteristicsanderroranalysisofstandardsphericallenswerereviewed.Theeffectofstandardsphericallens

on interferenceillumination optical path and imaging optical path was first analyzed; the R-sinθ geometric

characteristicsrelationmodelofsphericalinterferenceimagingwasemphaticallyintroducedandverifiedwith

experiments;anewdesignmethodofasphericsurfacesplittingusingQasphericsurfacewasdescribed,andan

two-piece type aspheric standard spherical lens structure was presented; the research results of spherical

adjustment error to be measured and phase shift space nonuniformity error for small F-number standard

whenusingthestandardsphericallensandthecorrespondingsuppressionmethodswereputforward.

Key words：standardsphericallens；imagingdistortion；interferencecavity；retraceerror

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收稿日期：2020-04-14；修回日期：2020-06-10

基金项目：国家自然科学基金（U1931120）；国家重点研发计划（2019YFB2005500）

参考球面，面形质量一般优于λ/10PV（λ通常为

632.8nm），标准球面透镜的焦点F′与该面的曲率

待测球面的曲率中心与标准球面透镜的焦点F′重

目 前 Zygo公司 商 用 标 准 球 面 透 镜 最 大口 径 为

16.44cm（6英寸）。为了检测快焦比球面，或者口

1.1 标准球面透镜的作用光路

Fig. 1 Optical path of standard spherical lens

球面波干涉条纹的存在有2个原因：一是待测

图1（b）为标准球面透镜在成像光路中的作

1.2 球面干涉成像的几何关系

用Zygo公司4英寸F/0.75标准球面透镜验证