[發明專利]評估波前測量質量的方法和實現該方法的系統

有效

• 申請號: 201880022164.0
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN110546470B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 格扎維埃·勒韋克
• 申請（專利權）人: 想象光學公司
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;A61B3/10;G01J9/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

根據一個方面，本說明書涉及一種用于評估光學波前的測量質量的方法，所述測量借助于波前分析儀通過直接測量來獲得，該方法包括：?通過波前傳感器獲取(10)用于波前測量的光電信號，所述傳感器包括二維檢測器；?基于所述光電信號確定(11)表征所述光電信號的寄生分量的參數；?根據表征所述信號的寄生分量的所述至少一個參數來評估(12)波前的測量的品質因數；?根據所述品質因數向用戶顯示(13)測量的質量水平。

技術領域

本說明書涉及一種用于評估光學波前的測量質量的方法，并且更具體地涉及一種評估借助于波前分析器通過直接測量獲得的波前的測量質量的方法。本說明書還包括通過使用這種方法直接測量波前的波前分析系統。

背景技術

光學波前的相位分析(在本說明書中簡稱為“光學波前分析(或測量)”)具有許多應用：例如，對光源(激光源、激光二極管、LED)或折射或反射光學組件(例如成像鏡頭、反射鏡、濾鏡、窗戶等)進行鑒定，或者對可變形光學組件(例如可變形反射鏡、液晶閥、液晶透鏡，以及更一般地說，在有源光學器件、自適應光學器件中使用或用于光束成形的任何相位調制器)進行控制。

特別地，存在用于通過直接測量波前來進行波前分析的已知技術(不同于利用待分析的波前與參考波前干涉的干涉法)。通過直接測量的波前分析技術可以確定局部波前斜率(即波前的一階導數)，并且通常是基于使用包括一組一個或多個光學元件和通常二維的檢測器的波前傳感器對光路角度變化的分析。

因此，在通過直接測量進行波前分析的技術中，我們可以非詳盡地舉例說明，例如，稱為Hartmann和Shack Hartmann的技術、橫向剪切干涉法、基于莫列(Moiré)圖像的偏轉法、Schlieren方法等。下面提供這些技術的簡要說明。

在Hartmann和Shack Hartmann技術中，波前傳感器包括孔或微透鏡矩陣，該矩陣位于通常二維的檢測器的前面，距離通常為幾毫米。在該技術中，通過孔或微透鏡的矩陣在檢測器上形成斑點陣列。在沒有像差的平面波前的情況下，每個斑點相對于參考位置的位移的測量值與所測量波前的局部斜率成正比，即與在所測量波前上存在的像差的導數成正比。比例系數等于孔或微透鏡矩陣與檢測器之間的距離。這些局部斜率的數值積分使得可以獲得所測量的波前的相位(例如參見“Shack-Hartmann原理和歷史”，《折射外科雜志》，第17冊，2001年9月/10月)。

橫向剪切干涉法例如在專利US6577403中描述。根據這種技術，從被“母”波照射的衍射光柵沿著不同的傳播軸產生數個“女兒”波，并且在傳播之后發生干涉。干涉圖案由位于衍射光柵后面例如幾毫米處的二維檢測器記錄。干涉圖案的變形與所分析的波前的局部斜率成比例。對這些變形的分析使得可以計算波前的局部斜率，并通過積分獲得波前的相位。

在稱為莫列圖像偏轉法的技術中(參見例如US20100310130)，波前傳感器包括由來自具有良好空間相干性的源的波照射的可變強度的圖案的陣列。當光波穿過要控制的光學元件時，這些圖案會變形。變形記錄在二維檢測器上，該檢測器放置在可變強度的圖案網絡的共軛平面中。對這些變形的分析使得可以追蹤光線穿過要控制的光學元件時受到的偏轉。這些偏轉是波前的局部斜率，其代表由要控制的光學元件引入的光學像差的局部導數。通過對如此測量的局部斜率進行積分來計算波前。

在Schlieren方法中(例如，參見美國專利申請20050036153)，在穿過待測量的光學元件之后，波前被聚焦在聚焦平面中，在該聚焦平面中存在空間可變的光密度葉片(optical density blade)。光線在聚焦平面中的位置與它們在穿過待測光學元件時所經受的角度偏差成正比，光線在穿過可變密度葉片時經受強度編碼。然后將這些光線成像在放置在待測對象的共軛平面中的檢測器上。每個像素上的信號電平揭示了入射在該像素上的光束遭受的衰減，這使得有可能知道該光束在穿過待測光學元件期間經受的角度偏差。因此，由二維檢測器獲取的信號電平圖使得可以在穿過要控制的光學元件時提高波前的局部斜率。