CN119714112B - 一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，属于先进光学制造与检测领域；通过工件载物台通过透镜支撑工装放置带动待测红外透镜按设计旋转，配合2个不同方向的共聚焦传感器测量，实现对待测红外透镜高精度检测；本发明除具有检测精度高、效率快等技术优点，还可以灵活方便的跟各类商用非接触式轮廓测量设备进行集成，不会对镜面表面产生损伤，一并解决传统检测方法中所存在的检测工艺复杂、依赖于透镜形位公差基准精度、部分轮廓的透镜光轴偏心无法检测等问题，所提工艺方法可实现定量化高精度检测，更能满足大尺寸红外非球面透镜的快速组批制造需求。

Description

一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法

技术领域

本发明属于先进光学制造与检测领域，涉及一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法。

背景技术

空间红外光学遥感器，尤其是红外相机多采用冷屏设计，即通过折反射式或折射式系统实现冷光阑匹配，抑制外杂散辐射。因此，空间红外光学遥感器大量使用了单晶硅、锗等红外透镜材料来完成低温下的红外光学系统二次成像，实现光学镜头冷光阑匹配和复消色差。随着国家红外光学遥感技术的发展，红外光学载荷呈现出高探测灵敏度、高性能、卫星组网等研制建设需求，对其红外光学载荷中的核心非球面透镜制造提出了更高的要求，因此面向大尺寸红外透镜的高效制造成为关键。

一般来说，在工程领域中最为典型的红外透镜为双面型设计，一面为非球面、另外一面为球面，不论是球面还是非球面，均要依次经历镜坯成型、非球面/球面面形铣磨、研磨、抛光和精抛光等主要工序；在这些制造工序中，所涉及的检测项目众多，包括非球面透镜的各基准面平面度、圆柱度、平行度等形位公差参数，非球面透镜的顶点曲率半径、非球面系数、光轴偏差及非球面/球面面形精度等几何、光学及面形参数，随着红外透镜尺寸越来越大，光学系统对加工指标的苛刻要求，衡量一块非球面透镜制造质量最为关键的指标主要是面形误差和光轴偏差。

在红外透镜加工及检测工艺链路中，根据加工阶段的不同，非球面面形误差的检测和光轴的检测是两个相对独立的检测环节，非球面面形误差检测一般采用了零位补偿检测法、计算全息检测法等常用检测方法，这些方法检测精度高，但需要投产配套补偿元件，且检测效率低，成本高，难以匹配红外透镜的快速制造需求；近年来兴起的商用轮廓测试设备，如luphoscan、NMF-dui等非接触式轮廓测量设备，可以实现便捷的面形检测，在红外透镜制造领域得到了广泛应用。非球面透镜光轴偏差的检测沿用传统的机械定心法、光学透射定心法、光学反射定心法等手段，专利“CN 202210866568.6一种基于透镜偏心的高精度控制方法”提出一种对设定的透镜进行边缘磨削，并通过对透镜边缘磨削进行光轴偏心的控制方法；专利“CN201811084502.1红外透镜组的双向定心装调方法”提出一种基于透射法的透镜定心装调方法；专利“CN201210475654.0一种高精度高次非球面透镜偏心测定系统及方法”提出一种应用干涉仪透射检测的透镜光轴偏心检测方法，这些方法主要应用于可见光透镜的光轴误差控制，经过技术拓展，在原理上也适用于对红外透镜的光轴误差进行控制，但会存在几个主要问题，一是多数是在光学装调阶段才能进行应用，难以有效指导光学加工；二是这些方法需要建立在较高的透镜形位基准之上，一般需达到±5μm以内才不会引入较大的光轴倾斜及偏心测试误差；三是对于非球面/球面顶点曲率半径比较接近的透镜无法进行准确测试；四是由于红外材料的波段限制，需要使用红外定心仪才能进行高精度的测试；五是这些传统的透镜光轴误差测量方法受限于光源波长、转台大小和透镜装调误差的叠加而不适用于大尺寸的红外透镜检测；六是传统透镜光轴偏差检测方法未考虑面形误差，尤其是慧差分量对光轴偏差的影响，容易将误差传递至光学系统装调阶段给系统带来灭顶之灾。

在现有的红外透镜制造工艺链路中，涉及大量且频繁的非球面面形精度检测和光轴偏差检测，这两个主要关键指标是相对独立、且采用不同的方法原理和测试仪器来进行测试和加工控制，效率较低，且由于非球面透镜面形误差和光轴偏差的耦合关系，常常引入新的测试误差给红外透镜加工带来隐患，影响最终的系统装调成像质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，可以实现单晶硅、锗等常见大尺寸红外透镜面形误差和光轴偏差的同步复合高精度检测。

本发明解决技术的方案是：

一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，包括：

根据待测红外透镜的设计参数，确定待测红外透镜的理论轮廓参数；根据待测红外透镜的理论轮廓参数制作透镜支撑工装；

将透镜支撑工装放置在工件载物台上；透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准；

将待测红外透镜放置在透镜支撑工装的上表面；待测红外透镜为柱体结构；待测红外透镜的轴向一端为球状凹槽结构；待测红外透镜的轴向另一端为球状凸起结构；待测红外透镜的球状凹槽结构向上、球状凸起结构向下放置；架设第二共聚焦传感器，对待测红外透镜进行对准；

下移第二共聚焦传感器，使第二共聚焦传感器对准待测红外透镜的底端；通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度；

借助于工件载物台的电动二位倾斜和偏心调节功能，对凹非球面的倾斜和偏心进行自动调整，直至待测红外透镜的倾斜和偏心均优于1″/1μm时，停止调节；

架设第一共聚焦传感器；并将第一共聚焦传感器反馈的读数置0；

通过外部非接触式轮廓仪对测红外透镜顶部的球状凹槽结构离散点采样；待测红外透镜旋转测试过程中，第一共聚焦传感器自动记录当前待测红外透镜球状凸起结构最边缘位置处的同一环带下的相对失高值；

对待测红外透镜顶部的球状凹槽结构的面形进行拟合，获取球状凹槽结构的面形误差；

计算出当前面形误差中的慧差分量与球状凹槽结构光轴间的关系；

对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的相对倾斜和偏心矢量进行叠加，得到待测红外透镜的光轴偏差；

根据球状凹槽结构的面形误差和待测红外透镜的光轴偏差，对待测红外透镜进行加工的工艺制导，完成待测红外透镜的加工。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，所述理论轮廓参数包括待测红外透镜的测试口径、非球面系数、高次非球面参数、元件轮廓形状和非球面顶点曲率半径。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，所述透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准的标准为：

透镜支撑工装中心与工件载物台的中心的偏心误差在0.02mm以内；并确保透镜支撑工装与工件载物台台面间无相对滑动，结实可靠。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，第二共聚焦传感器轴向水平对准待测红外透镜的侧壁；通过第二共聚焦传感器对待测红外透镜的圆柱侧壁进行偏心测试和调整，控制待测红外透镜的偏心误差优于0.01mm。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度的方法为：

控制工件载物台自动旋转；在旋转一圈的过程中，对倾斜的待测红外透镜进行角度调整，直至待测红外透镜底端面一圈到第二共聚焦传感器的距离差值不超过0.01mm时，完成待测红外透镜的竖直度调整。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，第一共聚焦传感器竖直向上设置；第一共聚焦传感器位于待测红外透镜的下方，且对准待测红外透镜球状凸起结构的边缘处。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，离散点采样的方法为：

采样径向间隔为0.3-0.5mm，周向间隔为1-2mm；工件载物台转速控制在0.3-1r/s范围。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，对球状凹槽结构面形进行拟合的方法为：

采用非线性最小二乘法拟合计算，拟合过程中引入比例因子系数同时对球状凹槽结构的顶点曲率半径和球状凹槽结构各阶高次项系数进行方程逼近，找到最优方程解，得到球状凹槽结构的面形误差；根据待测球状凹槽结构的方程参数，计算出当前面形误差中的慧差分量与球状凹槽结构光轴间的关系。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，所述相对失高值即为球状凸起结构相对于球状凹槽结构的光轴偏差，以边缘最大等厚差的形式表示。

在上述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，加工待测红外透镜的方法为：

所述面形误差通过多次迭代满足加工要求；光轴偏差通过在待测红外透镜双面精度进入抛光阶段时进行关键点检测；若超差，需要在测试过程中对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的倾斜方向进行标记，通过研磨或抛光球状凸起结构的方式对透镜的光轴偏差数据进行修正，最终满足设计要求。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明提供了一种红外非球面透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，可以快速便捷的跟商用的非接触式轮廓测量平台进行工艺集成，实现对非球面透镜的面形和光轴偏差进行同步检测，且可移植性强，可以与任意一种具备齐全测试要素的测试系统进行集成和搭建，实现在位检测；

(2)本发明相比于传统的机械定心法、中心偏透射/反射测光轴的方法，本发明提供的透镜光轴偏差检测方法，兼顾非球面透镜面形误差中的慧差分量对光轴偏差的影响，可以更加真实反应透镜的光轴偏差，检测精度高，不会给后续光学装调带来系统成像隐患；

(3)本发明所提供的检测方法不依赖于透镜的形位公差基准，测试过程中以透镜两个光学面作为调节基准，解决了以往测试方法中，因为形位公差基准精度差而带来的测试误差大的问题；

(4)本发明所提供的检测方法可以与红外非球面透镜的快节奏制造需求想匹配，测试时间短，精度高，可以有效提高加工检测衔接效率，缩短产品研制周期，提高产品研制质量。

附图说明

图1为本发明复合检测流程图；

图2为本发明待测红外透镜检测过程示意图；

图3为本发明待测红外透镜光轴倾斜/偏心误差与面形误差间的映射关系示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提供了一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，除具有检测精度高、效率快等技术优点，还可以灵活方便的跟各类商用非接触式轮廓测量设备进行集成，不会对镜面表面产生损伤，一并解决传统检测方法中所存在的检测工艺复杂、依赖于透镜形位公差基准精度、部分轮廓的透镜光轴偏心无法检测等问题，所提工艺方法可实现定量化高精度检测，更能满足大尺寸红外非球面透镜的快速组批制造需求。

本发明中的非接触式轮廓测量平台包括工件载物台、商用轮廓仪测头及主轴。

其中，工件载物台提供待测非球面透镜的测试及安装基准，可实现二维X/Y方向的倾斜和偏心调整。

商用轮廓仪测头为高精度特定波长下的高精度测头，轴向分辨率误差优于0.05nm，测试光斑束径可控制在10μm以内，测试过程中，通过控制系统驱动，可以沿着镜面轴向方向进行摆动测试。

主轴可实现待测非球面透镜360度的自动旋转测试。

独立于非接触式轮廓测量平台的为2个共聚焦位移传感器和非球面透镜支撑工装，其中，激光共聚焦位移传感器分辨率优于0.1μm，用于对非球面透镜表面至测头间的距离进行高精度测试，其中激光共聚焦位移传感器1用于对待测非球面透镜底面进行高度方向的距离测量，可计算出透镜同一环带下的相对失高差；激光共聚焦位移传感器2用于对待测非球面透镜圆柱面进行轴向方向的距离测量，用以控制透镜相对于工件载物台的偏心误差。

红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

根据待测红外透镜的设计参数，确定待测红外透镜的理论轮廓参数；根据待测红外透镜的理论轮廓参数制作透镜支撑工装。理论轮廓参数包括待测红外透镜的测试口径、非球面系数、高次非球面参数、元件轮廓形状和非球面顶点曲率半径。

将透镜支撑工装放置在工件载物台上；透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准。透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准的标准为：

透镜支撑工装中心与工件载物台的中心的偏心误差在0.02mm以内；并确保透镜支撑工装与工件载物台台面间无相对滑动，结实可靠。

将待测红外透镜放置在透镜支撑工装的上表面；待测红外透镜为柱体结构；待测红外透镜的轴向一端为球状凹槽结构；待测红外透镜的轴向另一端为球状凸起结构；待测红外透镜的球状凹槽结构向上、球状凸起结构向下放置；架设第二共聚焦传感器，对待测红外透镜进行对准；

第二共聚焦传感器轴向水平对准待测红外透镜的侧壁；通过第二共聚焦传感器对待测红外透镜的圆柱侧壁进行偏心测试和调整，控制待测红外透镜的偏心误差优于0.01mm。

下移第二共聚焦传感器，使第二共聚焦传感器对准待测红外透镜的底端；通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度。

通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度的方法为：

控制工件载物台自动旋转；在旋转一圈的过程中，对倾斜的待测红外透镜进行角度调整，直至待测红外透镜底端面一圈到第二共聚焦传感器的距离差值不超过0.01mm时，完成待测红外透镜的竖直度调整。

借助于工件载物台的电动二位倾斜和偏心调节功能，对凹非球面的倾斜和偏心进行自动调整，直至待测红外透镜的倾斜和偏心均优于1″/1μm时，停止调节。

架设第一共聚焦传感器；并将第一共聚焦传感器反馈的读数置0。

如图2所示，第一共聚焦传感器竖直向上设置；第一共聚焦传感器位于待测红外透镜的下方，且对准待测红外透镜球状凸起结构的边缘处。

通过外部非接触式轮廓仪对测红外透镜顶部的球状凹槽结构离散点采样；待测红外透镜旋转测试过程中，第一共聚焦传感器自动记录当前待测红外透镜球状凸起结构最边缘位置处的同一环带下的相对失高值。

离散点采样的方法为：

采样径向间隔为0.3-0.5mm，周向间隔为1-2mm；工件载物台转速控制在0.3-1r/s范围。

对待测红外透镜顶部的球状凹槽结构的面形进行拟合，获取球状凹槽结构的面形误差。

对球状凹槽结构面形进行拟合的方法为：

采用非线性最小二乘法拟合计算，拟合过程中引入比例因子系数同时对球状凹槽结构的顶点曲率半径和球状凹槽结构各阶高次项系数进行方程逼近，找到最优方程解，得到球状凹槽结构的面形误差。

根据待测球状凹槽结构的方程参数，计算出当前面形误差中的慧差分量与球状凹槽结构光轴间的关系。关系列表如表1所示。

表1

偏心(μm)	1	5	10	15	20
						倾斜(″)
慧差(λ)

相对失高值即为球状凸起结构相对于球状凹槽结构的光轴偏差，以边缘最大等厚差的形式表示。根据表1中的对应关系，得到球状凹槽结构当前状态下的基底倾斜或偏心误差，对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的相对倾斜和偏心矢量进行叠加，得到待测红外透镜的光轴偏差。

根据球状凹槽结构的面形误差和待测红外透镜的光轴偏差，对待测红外透镜进行加工的工艺制导，完成待测红外透镜的加工。

加工待测红外透镜的方法为：

所述面形误差通过多次迭代满足加工要求；光轴偏差通过在待测红外透镜双面精度进入抛光阶段时进行关键点检测；若超差，需要在测试过程中对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的倾斜方向进行标记，通过研磨或抛光球状凸起结构的方式对透镜的光轴偏差数据进行修正，最终满足设计要求。

加工过程的实施例

典型红外非球面透镜，其中的凹面为一高次非球面，有效口径为Φ510mm，面型轮廓为十次高次非球面，表达式为：

其中，为顶点曲率，R＝-1316.93mm；K＝-e²＝0为二次曲线常数；

各高次项系数分别为：A4＝-2.1489e-09、A6＝1.5077e-15、A8＝2.3095e-19、A10＝0.5879e-20。

凸面为球面，顶点曲率半径R1＝430.88mm。

要求两面面型精度均优于λ/50rms，36项Zernike系数拟合残差优于0.02λrms，非球面顶点曲率半径误差优于1μm，光轴偏差所引起的透镜不等厚差优于10μm。

工艺步骤如下：

步骤一：镜坯下料

透镜外圆直径为270mm，利用切割机等粗加工设备对单晶硅坯料进行滚圆、切割等工作步骤，外圆单边预留0.5mm余量、中心厚度预留1mm余量，最终成型的透镜圆柱形镜坯尺寸为Φ271m、厚度为30.89mm。

步骤二：镜坯成型及面型铣磨

将镜坯置于铣磨机工作平台上，利用初始的外圆圆柱度和任一底面作为调整基准，进行零件紧固，后通过铣磨砂轮对平面进行铣磨，铣磨后的平面度误差可以达到10μm。此时进行翻面，将该面作为透镜的底面，开始进行透镜面2的铣磨成型，由于面2为高次非球面，根据非球面方程参数进行3维建模，直接进行非球面一次铣磨成型，由于规避了传统工艺中进行最佳拟合球球面铣磨后改非球面的工艺路线，所以可以达到较高的非球面铣磨精度，同时，铣磨后的非球面面型轮廓较为平滑，为后续进行频段误差控制奠定了良好的工艺基础。

面2完成铣磨加工后，进行翻面加工，至凸球面铣磨结束后，以B平面作为基准，建立铣磨坐标系，对透镜的外圆进行加工。铣磨过程中，控制各项形位参数公差精度达到设计要求，圆柱度误差优于3μm、平面度误差优于5-10μm、凸面平台面与B基准的平行度误差优于5μm。

步骤三：单点金刚石车削

铣磨过程中已建立了良好的透镜外形基准，在单点金刚石车削阶段，首先进行凹非球面车削，进一步提高B基准平台面的平面度精度，将其平面度误差车削至2μm以内，后进行凹非球面的车削；凹非球面车削完成后，再进行凸球面的车削加工，这一过程的单点金刚石车削工艺方法较为成熟，不再另行赘述。

通过频段误差特征匹配的方式建立车削与抛光间的工艺联系，在传统工艺中，这两部分是割裂的，由此带来的问题是，车削后的面型往往需要在抛光环节进行重复加工，造成资源浪费及面型反复。所以这里通过高斯函数高通滤波的方法在车削阶段进行第一阶段的控制，典型的车削后的面型加工误差形貌分布，主要呈现低频段的面型误差，这是由于车削过程中由于刀具磨损导致非球面顶点曲率半径的误差，产生了较大的POWER误差。此时，对单点金刚石车削的刀具参数进行选型及工艺参数优化，选用R2mm的圆弧刃天然单点金刚石车削刀具，设定单点金刚石X轴步进间距不低于0.005mm，降低主轴转速至1500rpm、根据单晶硅表面车削损伤层情况调整进给深度至5-8μm范围内，进给速度降低至F2.5，然后进行车削后的面型误差检测，直至采用高斯函数高通滤波(频段≥18mm)后的结果优于0.02λrms，典型形貌特征分布如图3所示。

步骤四：机械手粗抛光

进入机械手粗抛光阶段的单晶硅非球面透镜，面型精度约λ/5rms、表面均布着不同深度的损伤层，损伤层深度的大小呈径向分布，通过激光共聚焦显微镜观测，损伤层带来的是凹坑缺陷，最深的深度约10-15μm。

首先在机械手抛光平台上，集成气囊抛光工具头，选用R30mm的气囊进行相应去除函数提取及优化，设定工艺参数为压力10N，实际输出25N；转速120rpm；抛光液采用氧化铈抛光液，粒度为1.5μm。

本发明提供了一种红外非球面透镜面形及光轴误差高精度复合检测装置，可以快速便捷的跟商用的非接触式轮廓测量平台进行工艺集成，实现对非球面透镜的面形和光轴偏差进行同步检测，且可移植性强，可以与任意一种具备齐全测试要素的测试系统进行集成和搭建，实现在位检测。

相比于传统的机械定心法、中心偏透射/反射测光轴的方法，本发明提供的透镜光轴偏差检测方法，兼顾非球面透镜面形误差中的慧差分量对光轴偏差的影响，可以更加真实反应透镜的光轴偏差，检测精度高，不会给后续光学装调带来系统成像隐患。

本发明所提供的检测方法不依赖于透镜的形位公差基准，测试过程中以透镜两个光学面作为调节基准，解决了以往测试方法中，因为形位公差基准精度差而带来的测试误差大的问题；

本发明所提供的检测方法可以与红外非球面透镜的快节奏制造需求想匹配，测试时间短，精度高，可以有效提高加工检测衔接效率，缩短产品研制周期，提高产品研制质量。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：包括：

根据待测红外透镜的设计参数，确定待测红外透镜的理论轮廓参数；根据待测红外透镜的理论轮廓参数制作透镜支撑工装；

将透镜支撑工装放置在工件载物台上；透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准；

将待测红外透镜放置在透镜支撑工装的上表面；待测红外透镜为柱体结构；待测红外透镜的轴向一端为球状凹槽结构；待测红外透镜的轴向另一端为球状凸起结构；待测红外透镜的球状凹槽结构向上、球状凸起结构向下放置；架设第二共聚焦传感器，对待测红外透镜进行对准；

下移第二共聚焦传感器，使第二共聚焦传感器对准待测红外透镜的底端；通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度；

借助于工件载物台的电动二位倾斜和偏心调节功能，对凹非球面的倾斜和偏心进行自动调整，直至待测红外透镜的倾斜和偏心均优于1″/1μm时，停止调节；

架设第一共聚焦传感器；并将第一共聚焦传感器反馈的读数置0；

通过外部非接触式轮廓仪对测红外透镜顶部的球状凹槽结构离散点采样；待测红外透镜旋转测试过程中，第一共聚焦传感器自动记录当前待测红外透镜球状凸起结构最边缘位置处的同一环带下的相对失高值；

对待测红外透镜顶部的球状凹槽结构的面形进行拟合，获取球状凹槽结构的面形误差；

计算出当前面形误差中的慧差分量与球状凹槽结构光轴间的关系；

对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的相对倾斜和偏心矢量进行叠加，得到待测红外透镜的光轴偏差；

根据球状凹槽结构的面形误差和待测红外透镜的光轴偏差，对待测红外透镜进行加工的工艺制导，完成待测红外透镜的加工。

2.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：所述理论轮廓参数包括待测红外透镜的测试口径、非球面系数、高次非球面参数、元件轮廓形状和非球面顶点曲率半径。

3.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：所述透镜支撑工装中心与工件载物台的中心对准的标准为：

透镜支撑工装中心与工件载物台的中心的偏心误差在0.02mm以内；并确保透镜支撑工装与工件载物台台面间无相对滑动，结实可靠。

4.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：第二共聚焦传感器轴向水平对准待测红外透镜的侧壁；通过第二共聚焦传感器对待测红外透镜的圆柱侧壁进行偏心测试和调整，控制待测红外透镜的偏心误差优于0.01mm。

5.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：通过第二共聚焦传感器调整待测红外透镜的竖直度的方法为：

控制工件载物台自动旋转；在旋转一圈的过程中，对倾斜的待测红外透镜进行角度调整，直至待测红外透镜底端面一圈到第二共聚焦传感器的距离差值不超过0.01mm时，完成待测红外透镜的竖直度调整。

6.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：第一共聚焦传感器竖直向上设置；第一共聚焦传感器位于待测红外透镜的下方，且对准待测红外透镜球状凸起结构的边缘处。

7.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：离散点采样的方法为：

采样径向间隔为0.3-0.5mm，周向间隔为1-2mm；工件载物台转速控制在0.3-1r/s范围。

8.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：对球状凹槽结构面形进行拟合的方法为：

采用非线性最小二乘法拟合计算，拟合过程中引入比例因子系数同时对球状凹槽结构的顶点曲率半径和球状凹槽结构各阶高次项系数进行方程逼近，找到最优方程解，得到球状凹槽结构的面形误差；根据待测球状凹槽结构的方程参数，计算出当前面形误差中的慧差分量与球状凹槽结构光轴间的关系。

9.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：所述相对失高值即为球状凸起结构相对于球状凹槽结构的光轴偏差，以边缘最大等厚差的形式表示。

10.根据权利要求1所述的一种红外透镜面形及光轴误差高精度复合检测方法，其特征在于：加工待测红外透镜的方法为：

所述面形误差通过多次迭代满足加工要求；光轴偏差通过在待测红外透镜双面精度进入抛光阶段时进行关键点检测；若超差，需要在测试过程中对球状凸起结构相对于球状凹槽结构的倾斜方向进行标记，通过研磨或抛光球状凸起结构的方式对透镜的光轴偏差数据进行修正，最终满足设计要求。