本發(fā)明涉及波面拼接技術領域，特別涉及基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法。
背景技術：
隨著自由曲面技術的發(fā)展，利用自由曲面加工技術的自由曲面鏡片的應用越來越廣泛，漸進多焦點鏡片作為自由曲面鏡片的代表在高端鏡片市場占據重要地位。目前，在歐美等發(fā)達國家，漸進鏡片已經占有了較大的市場比例，日本市場漸進鏡片的銷售量占眼鏡市場的21％，美國市場這一比例也達到60％。
針對傳統(tǒng)鏡片的檢測目前早已成熟，但是針對自由曲面鏡片的檢測，目前國際上沒有達成相應的統(tǒng)一標準，對自由曲面鏡片的行業(yè)發(fā)展產生很大阻力。現今，用波前像差評價自由曲面鏡片的方法越來越受到關注，但礙于測量波前像差的儀器哈特曼-夏克波前傳感器測量尺寸限制，難以實現對整片鏡片波前像差的測量。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法。
本發(fā)明包括以下步驟：
步驟一：利用哈特曼-夏克波前傳感器測量得到整片自由曲面鏡片的W1區(qū)域，得到W1區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數，再移動一定的距離測量W2區(qū)域，得到W2區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數；在重疊的區(qū)域內的點，理論上兩次測量的澤尼克多項式的前五項系數應該相等，但是由于測量誤差的存在，測量結果不可能完全相等。
波前相位的常用澤尼克展開式是：
前五項展開式為：
以W1區(qū)域的相位分布為基準，移動的距離是x0、y0，W2區(qū)域的相位分布為使用夏克哈特曼波前傳感器測量有：
(2)式對x,y分別求導得：
步驟二：選擇W1、W2重疊區(qū)域的三個點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，W1區(qū)域內的三個點對應x,y軸上的波前斜率分別是(c1,d1)、(c2,d2)、(c3,d3)，W2區(qū)域內的三個點對應x,y軸上的波前斜率分別(c’1,d1)、(c’2,d2)、(c’3,d3)。將W1、W2區(qū)域的波前像差用澤尼克多項式表示出來，將(3)式寫成矩陣形式有：
對于上式(4)可以有唯一解(a1、a2、a3、a4、a5)，為拼接參數，將該拼接參數代入(1)式即可將W1、W2區(qū)域的波前像差表示出來。
步驟三：對于W1、W2重疊區(qū)域的n個點(x1,y1)…(xn,yn)有：
將其表示成殘余誤差的形式為：
等精度測量時，殘余誤差平方和最小的矩陣形式為：
其中：
等精度測量時，矩陣形式的正規(guī)方程是：
根據(6)式得到正規(guī)方程的解，澤尼克多項式的前五項系數的矩陣表達式：
則，W1區(qū)域、W2區(qū)域的波前像差為：
重復步驟一、步驟二，即可實現對整片自由曲面鏡片的波面拼接，得到整片自由曲面鏡片波前相位的澤尼克多項式的表達式。
本發(fā)明的有益效果在于：基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法，相比現有技術，本發(fā)明解決了受限現有哈特曼-夏克波前傳感器的測量尺寸，不能實現對整片自由曲面鏡片波前像差的測量等難題，實現了利用波前拼接的方法得到整片自由曲面鏡片波前像差的功能，具有測量快速、操作簡單等優(yōu)點。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是本發(fā)明的相鄰子孔徑W1、W2拼接檢測示意圖；
具體實施方式
為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結合。
如圖1所示，基于哈特曼-夏克波前傳感器的自由曲面鏡片波面拼接方法，包括以下步驟：
步驟一：利用哈特曼-夏克波前傳感器測量得到測量整片自由曲面鏡片的W1區(qū)域，得到W1區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數，再移動一定的距離測量W2區(qū)域，得到W2區(qū)域波前澤尼克多項式的前五項系數；在重疊的區(qū)域內的點，理論上兩次測量的澤尼克多項式的前五項系數應該相等，但是由于測量誤差的存在，測量結果不可能完全相等。
波前相位的常用澤尼克展開式是：
前五項展開式為：
以W1區(qū)域的相位分布為基準，移動的距離是x0、y0，W2區(qū)域的相位分布為使用夏克哈特曼波前傳感器測量有：
(2)式對x,y分別求導得：
步驟二：選擇W1、W2重疊區(qū)域的三個點(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)，W1區(qū)域內的三個點對應x,y軸上的波前斜率分別是(c1,d1)、(c2,d2)、(c3,d3)，W2區(qū)域內的三個點對應x,y軸上的波前斜率分別(c’1,d1)、(c’2,d2)、(c’3,d3)。將W1、W2區(qū)域的波前像差用澤尼克多項式表示出來，將(3)式寫成矩陣形式有：
對于上式(4)可以有唯一解(a1、a2、a3、a4、a5)，為拼接參數，將該拼接參數代入(1)式即可將W1、W2區(qū)域的波前像差表示出來。
步驟三：對于W1、W2重疊區(qū)域的n個點(x1,y1)…(xn,yn)有：
將其表示成殘余誤差的形式為：
等精度測量時，殘余誤差平方和最小的矩陣形式為：
其中：
等精度測量時，矩陣形式的正規(guī)方程是：
根據(6)式得到正規(guī)方程的解，澤尼克多項式的前五項系數的矩陣表達式：
則，W1區(qū)域、W2區(qū)域的波前像差為：
重復步驟一、步驟二，即可實現對整片自由曲面鏡片的波面拼接，得到整片自由曲面鏡片波前相位的澤尼克多項式的表達式，即傳感器測一次得到一小塊的波前像差，通過拼接得到整個鏡片的波前像差。