[發(fā)明專利]光學(xué)自由曲面自適應(yīng)非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710148284.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106918303B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;李勁松;俞本立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.光學(xué)自由曲面自適應(yīng)非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)、自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)，其中：

非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)包括穩(wěn)頻激光器、準(zhǔn)直系統(tǒng)、分束器、參考平面鏡、成像鏡、探測(cè)器、可變形反射鏡DM、反射鏡、消球差鏡；所述準(zhǔn)直系統(tǒng)、分束器、可變形反射鏡DM依次設(shè)置在穩(wěn)頻激光器出射光的光路上，參考平面鏡設(shè)置在分束器垂直于穩(wěn)頻激光器出射光光路方向上的一側(cè)，成像鏡、探測(cè)器依次設(shè)置在分束器垂直于穩(wěn)頻激光器出射光光路方向上的另一側(cè)，且探測(cè)器與自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)連接，反射鏡與可變形反射鏡DM平行設(shè)置，消球差鏡設(shè)置在反射鏡的反射光路上，消球差鏡透射光路上設(shè)有被測(cè)自由曲面；穩(wěn)頻激光器的出射光經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后入射至分束器，部分光被分束器反射至參考平面鏡后沿原路返回至分束器形成參考波，其余部分光透射過(guò)分束器后入射至可變形反射鏡DM，再經(jīng)可變形反射鏡DM、反射鏡依次反射以及消球差鏡透射后入射至被測(cè)自由曲面，最后經(jīng)被測(cè)自由曲面反射后沿原路返回至分束器形成檢測(cè)波，參考波與檢測(cè)波在分束器發(fā)生干涉，干涉圖像經(jīng)成像鏡成像至探測(cè)器，并由探測(cè)器將干涉圖像輸出至自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)；

自適應(yīng)數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)包括理論面形分解模塊、系統(tǒng)光線追跡模塊、DM形變控制模塊、干涉圖匹配處理模塊、被測(cè)波前擬合模塊和回程誤差校正模塊；其中理論面形分解模塊將自由曲面理論面形進(jìn)行Zernike多項(xiàng)式擬合以得到Zernike系數(shù)，并將Zernike系數(shù)輸出至系統(tǒng)光線追跡模塊；光線追跡模塊輸出相應(yīng)的DM形變參數(shù)，進(jìn)入DM形變控制模塊；DM形變控制模塊根據(jù)Zernike系數(shù)控制非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)中的可變形反射鏡DM出現(xiàn)相應(yīng)的形變，提供補(bǔ)償自由曲面的低階像差，實(shí)現(xiàn)非零位檢測(cè)；干涉圖匹配處理模塊接收非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)中探測(cè)器輸出的干涉圖像，并將該干涉圖與光線追擊模型中的干涉圖進(jìn)行匹配，并處理得到被測(cè)面波前數(shù)據(jù)，被測(cè)面波前數(shù)據(jù)被輸出至被測(cè)面波前擬合模塊；被測(cè)面波前數(shù)據(jù)經(jīng)被測(cè)面波前擬合模塊Zernike擬合處理后得到調(diào)整誤差，若調(diào)整誤差小于設(shè)定閾值，則被測(cè)面波前擬合模塊輸出被測(cè)波前Zernike系數(shù)到回程誤差校正模塊中，進(jìn)行回程誤差校正；若調(diào)整誤差大于設(shè)定閾值，則被測(cè)面波前擬合模塊將調(diào)整誤差輸出至DM形變控制模塊，DM形變控制模塊重新控制非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)中的可變形反射鏡DM出現(xiàn)相應(yīng)的形變，以補(bǔ)償該調(diào)整誤差，直至調(diào)整誤差小于設(shè)定閾值，再由被測(cè)波前擬合模塊輸出被測(cè)波前Zernike系數(shù)到回程誤差校正模塊中，最終輸出面形誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自由曲面自適應(yīng)非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：可變形反射鏡的形變由系統(tǒng)光線追跡模型提供反饋式控制，通過(guò)對(duì)被測(cè)面形的Zernike矢高分解，提取其中的低階項(xiàng)，通過(guò)系統(tǒng)光線追跡得到需要補(bǔ)償這些低階Zernike像差所需要的被測(cè)面形變。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自由曲面自適應(yīng)非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：通過(guò)對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)所得波前的調(diào)整誤差系數(shù)判別，由系統(tǒng)光線追跡模型對(duì)可變形鏡進(jìn)行反饋式控制，補(bǔ)償被測(cè)自由曲面調(diào)整誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)自由曲面自適應(yīng)非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：干涉圖匹配處理模塊通過(guò)辨別光線追跡模型得到的干涉圖像和非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)中探測(cè)器所接收到的干涉圖像的差異判斷實(shí)驗(yàn)與光線追跡模塊中的自由曲面旋轉(zhuǎn)位姿差異，其方法為將兩個(gè)干涉圖像進(jìn)行疊加，并判別二者疊加所得的莫爾條紋數(shù)，當(dāng)莫爾條紋數(shù)小于設(shè)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為兩干涉圖像一致，此時(shí)認(rèn)為系統(tǒng)光線追跡模型和非零位干涉檢測(cè)系統(tǒng)中的自由曲面旋轉(zhuǎn)位姿一致，否則重新調(diào)整光線追跡模塊中的自由曲面旋轉(zhuǎn)位姿，直至疊加莫爾條紋數(shù)小于閾值。