[發明專利]光學自由曲面自適應非零位干涉檢測系統

有效

• 申請號: 201710148284.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106918303B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 張磊;李勁松;俞本立
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.光學自由曲面自適應非零位干涉檢測系統，其特征在于：包括非零位干涉檢測系統、自適應數據處理與控制系統，其中：

非零位干涉檢測系統包括穩頻激光器、準直系統、分束器、參考平面鏡、成像鏡、探測器、可變形反射鏡DM、反射鏡、消球差鏡；所述準直系統、分束器、可變形反射鏡DM依次設置在穩頻激光器出射光的光路上，參考平面鏡設置在分束器垂直于穩頻激光器出射光光路方向上的一側，成像鏡、探測器依次設置在分束器垂直于穩頻激光器出射光光路方向上的另一側，且探測器與自適應數據處理與控制系統連接，反射鏡與可變形反射鏡DM平行設置，消球差鏡設置在反射鏡的反射光路上，消球差鏡透射光路上設有被測自由曲面；穩頻激光器的出射光經準直系統準直后入射至分束器，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，其余部分光透射過分束器后入射至可變形反射鏡DM，再經可變形反射鏡DM、反射鏡依次反射以及消球差鏡透射后入射至被測自由曲面，最后經被測自由曲面反射后沿原路返回至分束器形成檢測波，參考波與檢測波在分束器發生干涉，干涉圖像經成像鏡成像至探測器，并由探測器將干涉圖像輸出至自適應數據處理與控制系統；

自適應數據處理與控制系統包括理論面形分解模塊、系統光線追跡模塊、DM形變控制模塊、干涉圖匹配處理模塊、被測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行Zernike多項式擬合以得到Zernike系數，并將Zernike系數輸出至系統光線追跡模塊；光線追跡模塊輸出相應的DM形變參數，進入DM形變控制模塊；DM形變控制模塊根據Zernike系數控制非零位干涉檢測系統中的可變形反射鏡DM出現相應的形變，提供補償自由曲面的低階像差，實現非零位檢測；干涉圖匹配處理模塊接收非零位干涉檢測系統中探測器輸出的干涉圖像，并將該干涉圖與光線追擊模型中的干涉圖進行匹配，并處理得到被測面波前數據，被測面波前數據被輸出至被測面波前擬合模塊；被測面波前數據經被測面波前擬合模塊Zernike擬合處理后得到調整誤差，若調整誤差小于設定閾值，則被測面波前擬合模塊輸出被測波前Zernike系數到回程誤差校正模塊中，進行回程誤差校正；若調整誤差大于設定閾值，則被測面波前擬合模塊將調整誤差輸出至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系統中的可變形反射鏡DM出現相應的形變，以補償該調整誤差，直至調整誤差小于設定閾值，再由被測波前擬合模塊輸出被測波前Zernike系數到回程誤差校正模塊中，最終輸出面形誤差。

2.根據權利要求1所述的光學自由曲面自適應非零位干涉檢測系統，其特征在于：可變形反射鏡的形變由系統光線追跡模型提供反饋式控制，通過對被測面形的Zernike矢高分解，提取其中的低階項，通過系統光線追跡得到需要補償這些低階Zernike像差所需要的被測面形變。

3.根據權利要求1所述的光學自由曲面自適應非零位干涉檢測系統，其特征在于：通過對實際實驗所得波前的調整誤差系數判別，由系統光線追跡模型對可變形鏡進行反饋式控制，補償被測自由曲面調整誤差。

4.根據權利要求2所述的光學自由曲面自適應非零位干涉檢測系統，其特征在于：干涉圖匹配處理模塊通過辨別光線追跡模型得到的干涉圖像和非零位干涉檢測系統中探測器所接收到的干涉圖像的差異判斷實驗與光線追跡模塊中的自由曲面旋轉位姿差異，其方法為將兩個干涉圖像進行疊加，并判別二者疊加所得的莫爾條紋數，當莫爾條紋數小于設置的閾值時，則認為兩干涉圖像一致，此時認為系統光線追跡模型和非零位干涉檢測系統中的自由曲面旋轉位姿一致，否則重新調整光線追跡模塊中的自由曲面旋轉位姿，直至疊加莫爾條紋數小于閾值。