文 献 综 述
一、课题研究背景与意义
近年来，随着科技的进步与测量技术的发展，多样式的光学非球面已经在光学工程的各个领域得到了广泛的应用，与传统的球面相比，非球面在光学系统中有着很大的优势。在光学系统中使用非球面代替球面可以减少系统的复杂程度，并且可以简化系统的结构，优化系统的性能，提高图像质量，非球面变化的曲率可以给到光学系统更大的灵活性，易于光学系统的调整。非球面在民事领域以及军事领域得到了广泛的应用，小到眼镜片，照相机镜头，大到天文观测，深空探测，光电检测等。
相比较而言，非球面在有着巨大优势的同时，与传统球面相比，有着更高的加工和检测难度，技术上存在着难以突破的瓶颈。现代光学制造技术自上世纪80年代起迅速发展，随着加工水平的不断提高，更大口径、更大视场范围更高空间分辨率的光学元件需求越来越多，目前，对非球面的加工制造技术主要有红外光学非球面制造，复曲面加工等【7】，其中应用比较广泛的是用于加工高精度，大口径深度非球面的去除加工法。随着光学元件口径的增大，非球面复杂程度的增加，对于光学元件的检测更加困难。对与非球面的检测主要分为两种方法，接触式测量与非接触式测量，接触式测量主要是借助轮廓仪或者三维坐标测量仪对光学元件进行多个点的离散测量，然后数据处理拟合得到结果。但接触式测量存在很大的缺陷，这些方法容易划伤元件表面，并且精度不高。对于需要高精度检测的非球面，一些非接触式测量法已经成为主要手段。
目前常用的非接触式测量法主要包括阴影法、激光扫描法，干涉法、奇偶校验法等【14】。阴影法主要包括刀口法和哈特曼法；激光扫描法主要包括平移法，旋转法，和旋转平移法；干涉法分为零位检测法和非零位检测法，其中零位检测法又包括无像差法、补偿法等，非零位检测法又包括环装子孔径法、剪切干涉法等。这些方法各有自己的优势和缺陷。随着国内外光学项目的引进与发展，传统的波面干涉测量，哈特曼测量，扫描五棱镜法等非接触式测量也得到了改进。
二、课题的国内外发展现状（各种非接触式测量的优劣）
- 非接触式测量
轮廓仪法
轮廓仪检测原理是通过探头对非球面进行多点采样，之后通过计算拟合得到实际轮廓形状，最后实际测量值与理论测量值进行比较，从而得到被测非球面误差。根据探头是否接触又分为接触式检测和非接触式检测。
日本佳能公司于1995年开发了一套超精密在位坐标测量系统，最大的测量口径是500mm，测量精度能够达到PV值80nm、RMS值10nm；国内中科院长春光学精密研究所研发的接触式三坐标轮廓测量仪。2009年，美国亚利桑那大学光学中心研制摆臂式轮廓扫描仪；国内中科院长春光机所研制摆臂式轮廓仪做了丰富的研究；国防科技大学贾里德等人深入研究了摆臂式原理并制作了轮廓仪【1】。
本次研究要使用的LuphoScan420是由英国泰勒霍普公司在2016年推出的超高精度非接触式三维测量系统，可以测量的非球面表面形状误差，此光学设备为非接触式轮廓检测带来了巨大的进步。
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