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大口径长焦距透镜的高精度测量在光学元件制造和很多光学系统中都有着重要意义,但是,目前仍没有一种合适的检测手段能胜任几十米长焦距透镜所涉及参数的高精度测量。本文提出通过精确测量透镜两面的曲率半径来间接反映透镜的焦距和指导大口径长焦距透镜的车间检测。而同步辐射光源领域通用的检测设备长程外形仪具备测量大曲率半径的潜力。本文主要研究了用长程外形仪测量光学车间大曲率半径光学元件的相关问题,通过一系列实验验证该设备的检测能力和精度,为高精度、大曲率半径光学元件的测量提供了一种可行的方式。 本文完成的主要任务有以下几方面: 1、介绍了长焦距透镜的应用背景和目前的测量方式,陈述了国内外长程外形仪的发展现状。 2、详细介绍了光学加工车间现用的几种测量大曲率半径的设备,并和长程外形仪进行了对比测量。测量结果显示几种检测设备的测量结果相互吻合。 3、研究了用最小二乘法拟合曲率半径的算法,给出了所用长程外形仪测R极限和精度分析;提出用递归插值法拟合全口径3D形貌。 4、用设计的旋转平台完成了对三块测试元件的各种测量,包括重复性测量、倾斜测量、全口径扫描测量等。计算了非线性误差和制造误差的影响,并用递归插值法拟合出了全口径的3D形貌,整体起伏与干涉仪测量结果一致。本文的主要创新点有: 1、提出用长程外形仪来测量大曲率半径光学元件,充分利用该设备原理上的优势,为目前大曲率半径光学元件的检测难题提供了一种可行的解决途径。也为长焦距透镜的加工提供了一种新的指导方式。 2、在zemax软件的辅助下,利用补偿镜在干涉仪上实现了对曲率半径为几十米的球面镜的面形测量,采用点点相减法获得了球面镜的实际面形。