非球面参数测量技术

非球面的测量技术主要是针对表面形状和参数。表面形态是表面在空间域中的三维分布。表面形状的测量结果是一个几何量，通常用表面高度来表示，它是长度单位的(x，y)坐标的函数。同时，非球面参数(ASP)是可以从表面形状导出的明确定义的量。表面形状和参数的测量都可以评估非球面的表面质量。

面形测量获得被测表面与设计模型在空间域上的偏差，可以有效指导眼镜店的加工。理论上，只要各表面的面形误差足够小，光学系统就可以满足要求。然而，每个表面很少需要极小的表面形状误差，因为如此过高的加工目标将显着增加成本。在制造非球面时，为每个表面分配准确的最终加工精度目标非常重要。

通过参数测量获得被测表面与设计模型之间的光调制偏差，可以有效评估被测表面在光学系统中是否能按预期发挥作用。参数测量结果可以反馈给商业光学设计软件中的非球面光学系统模型，以确定表面是否满足要求。

综上所述，表面形状测量为加工提供了方向，而参数测量则为加工提供了合适的目标。

作者根据数据处理方式将参数测量方法分为两大类：一般拟合方法和基于曲率中心的方法。

1. 一般拟合方法

如果直接使用测量数据计算ASP，则该方法属于一般拟合方法类别。通用拟合方法可以测量所有非球面参数，常用于眼镜店测试。作者根据测量数据来源将通用拟合方法分为三类：直接拟合法(绝对面形)、干涉法(波前像差)和几何法(表面斜率)。

直接拟合法

在直接拟合方法中，测量非球面形状，然后对测量数据进行数学拟合以获得ASP。由于表面形状测量技术的成熟，这种方法得到了广泛的应用。然而，精确测量非球面形状既昂贵又低效。

干涉测量法

干涉测量是一种高效的光学方法，具有卓越的可追溯性，已广泛用于测试光学非球面。作者的研究小组多年来致力于该领域，可以同时实现非球面形状和参数的高精度测量。

几何法

与干涉法相比，几何法缺乏可追溯性。但该方法结构简单，测量范围大。

2. 基于曲率中心的方法

如果利用测量数据来定位相应的曲率中心，则该方法属于基于曲率中心的方法。基于曲率中心的方法可以高精度测量二次非球面的曲率半径，但无法测量非球面的高阶系数，通用性较差。

随着非球面测量方法的逐渐成熟，直接拟合法以其高精度和通用性在非球面参数测量中得到了广泛的应用。而干涉法、几何法、曲率中心法在测试精度、通用性、成本控制等方面各有优势。

在过去的几十年里，我们很高兴地看到这一领域的蓬勃发展，在不同的测试场景中，不同的ASUT有不同的有效方法。然而，先进光学的发展总是带来新的挑战。进一步的进步无疑与一种综合考虑精度高、成本低、通用性好的测试方法有关。