[發明專利]一種檢測光學系統任意波長光學參數的方法

有效

• 申請號: 202110186511.7
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112985776B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 張齊元;王芳;韓森;王浩宇;朱大勇
• 申請（專利權）人: 蘇州慧利儀器有限責任公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供了一種檢測光學系統任意波長光學參數的方法，屬于光學檢測技術領域，用于檢測光學系統的多波長的光學參數，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1，采用光學儀器分別對所述光學系統進行檢測獲得所述光學系統在R種波長分別為λ₁～λ_r的參考光學參數f(λ₁)、f(λ₂)、······f(λ_r)；步驟S2，將步驟S1得到的所述光學參數帶入公式：式中，當D＝0時(即只有前3項時)R≥3，當D≠0時R≥4，n≥max{X₁,X₂}，計算參數A、B、C以及D的值；步驟S3，將計算得到的A、B、C以及D帶入公式中，計算波長為λ_m的光學系統的光學參數。

技術領域

本發明屬于光學檢測技術領域，具體涉及一種檢測光學系統任意波長光學參數的方法。

背景技術

透射式光學系統的在一定波段范圍內任意波長光學參數可以由使用幾個已知波長的光學參數，通過光學參數與波長的函數關系進行預測，如專利201710615484.4、201810003808.3和201910728724.0等，提出了計算光學系統任意波長透射波前和焦距等參數。

以光學系統的透射波前為例，多波長透射波前檢測是使用少數幾個特定波長透射波前通過波前與波長的函數關系預測一定波段范圍內任意波長透射波前的一種檢測方法。由于Zernike多項式具有在單位圓內正交，并且與賽德爾像差有一定的相關性，因此透射波前可以使用Zernike多項式組合來描述。

透射系統波前Zernike系數與波長函數關系可以用復消色差特性公式(ACF公式)以及Conrady公式來表示，其中Conrady公式可以表示單調曲線和帶一個拐點的曲線，而ACF公式可以表示單調曲線、帶一個拐點的曲線和最多帶兩個拐點的曲線。其中單色系統中大部分的Zernike系數-波長曲線為單調曲線，消色差系統中，部分Zernike系數-波長曲線為單調曲線，其余為帶一個拐點的曲線。因此消色差系統中很多Zernike系數曲線可以使用Conrady公式預測即可。

在實際應用中可以以Conrady公式預測單色系統和部分消色差系統的Zernike系數-波長曲線。計算Conrady公式可以采用兩種方式，第一種是通過求解的方式計算曲線，由于Conrady公式具有三個未知量A,B,C，因此至少需要三組數據對公式進行確定，從而繪制出Zernike系數-波長曲線(專利201710615484.4、201810003808.3和201910728724.0中均采用求解方式預測曲線)。另一種是通過擬合的方式計算曲線，通過數學工具(如Matlab)使用幾個數據(大于等于擬合系數的個數)按照一定的算法，如最常用的最小二乘法擬合Conrady公式曲線。理論上Conrady公式可以通過求解的方式計算出精度很高的Zernike系數-波長曲線。但在實際測量中由于存在測量誤差，直接采用求解的方式計算曲線有時得到的曲線會發生較大的改變，而采用擬合Conrady公式的方式計算出的曲線只能得到單調曲線，因此擬合方法僅對大多數單色系統適用(見文獻Estimating transmitted wavefrontsin a broad bandwidth based on Zernike coefficients[J].Journal of Optics,2019,21(9):095601)，并不能對消色差系統的Zernike系數-波長曲線進行有效預測。由于實際測量中必然存在的測量誤差，所以在很多情況下無法實現與理論計算相符合的預測效果，計算出的曲線精度較差。

發明內容

為解決上述問題，提供一種檢測光學系統任意波長光學參數的方法，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種檢測光學系統任意波長光學參數的方法，用于檢測光學系統的多波長的光學參數，其特征在于，包括以下步驟：