[發明專利]凸透鏡的凸面面形檢測方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202011003105.4
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112097682B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 安其昌;劉欣悅;張景旭;李洪文;唐境
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 薛嬌

本發明公開了一種凸透鏡的凸面面形檢測方法，包括：獲得預定光波通過待測凸透鏡透射輸出的光波的第一波前信息；獲得球面光波入射待測凸透鏡的凹面并反射輸出的光波的第二波前信息；根據第一波前信息和第二波前信息，確定待測凸透鏡的凸面面形信息。本申請中在對一面為凹面另一面為凸面的凸透鏡進行凸面面形檢測時，通過預定光波經過凸透鏡透射后的光波的第一波前信息，和球面光波經過凸透鏡凹面反射輸出的第二波前信息，間接獲得凸透鏡的凸面面形信息，在很大程度上簡化了凸透鏡的凸面面形檢測的難度，有利于大口徑凸透鏡在天文望遠鏡中的廣泛應用。本申請還提供了一種凸透鏡的凸面面形檢測裝置及系統，具有上述有益效果。

技術領域

本發明涉及光學技術領域，特別是涉及一種凸透鏡的凸面面形檢測方法、裝置及系統。

背景技術

望遠鏡口徑的增加不僅可以有效地提高對臨近目標的分辨能力，同時還以平方規律提升望遠鏡的集光能力，可有效提升暗弱目標成像信噪比、拓展極限探測能力，最終實現對更加深遠的宇宙的探索。

大口徑大視場望遠鏡在近二十年來發展獲得了飛速發展，為了獲得更高的巡天效率與集光能力，其口徑與視場都在不斷擴大。主動光學作為大口徑大視場望遠鏡的關鍵技術，已經獲得了廣泛的應用。校正鏡組是望遠鏡成像前光束處理的重要組件，消除系統殘余的彗差、像散、色差和畸變，提高成像質量。雖然不同的大口徑大視場望遠鏡采用的光學形式不同，但是校正鏡組中透鏡口徑較傳統望遠鏡均有明顯的增加。

在大口徑望遠鏡的應用中，在重力和溫度變化下校正鏡組的透鏡的表面會產生變形進而影響成像質量，需要在重力和溫度變化下實現透鏡的面形高精度檢測。大口徑透鏡光學設計以一面凹為主，一面凸為主，要實現透鏡的凸面面形的檢測，往往需要采用更大口徑的球面反射鏡進行檢測，這對口徑本身就相對較大的凸透鏡的面形檢測帶來困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種凸透鏡的凸面面形檢測方法、裝置及系統，在一定程度上降低了大口徑凸透鏡的凸面面形檢測難度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種凸透鏡的凸面面形檢測方法，包括：

獲得預定光波通過待測凸透鏡透射輸出的光波的第一波前信息；

獲得球面光波入射所述待測凸透鏡的凹面并反射輸出的光波的第二波前信息；

根據所述第一波前信息和所述第二波前信息，確定所述待測凸透鏡的凸面面形信息。

可選地，獲得預定光波通過待測凸透鏡透射輸出的光波的第一波前信息，包括：

采集平面感光探測器檢測的平行光波經所述待測凸透鏡透射輸出光波在所述平面感光探測器上成像的光強分布信息；

根據所述光強分布信息獲得所述第一波前信息。

可選地，根據所述光強分布信息獲得所述第一波前信息，包括：

將所述光強分布信息結合光強分布和波前相位之間的關系式I＝F(u₂)·F(u₂)^*進行反演，獲得所述平面感光傳感器檢測到的波前相位u₂作為所述第一波前信息；

其中，F(u₂)為所述平面感光傳感器檢測到的波前相位u₂的傅里葉變換，F(u₂)^*為波前相位u₂共軛的傅里葉變換，且γ(x,y)為所述待測凸透鏡的對透射光波的透鏡像差，u₁為所述平行光波的光場復振幅分布，u₂為所述第一波前信息，且所述第一波前信息為所述平行光波經過待測凸透鏡透射后光波的光場復振幅分布，j為復振幅的虛部單位向量，k為常系數，n所述待測凸透鏡折射率。

相對地，根據所述第一波前信息和所述第二波前信息，確定所述待測凸透鏡的凸面面形信息，包括：