[發明專利]大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 202210024320.5
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號: CN114353699B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 馬鑫雪;王建立;王斌;劉欣悅
• 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: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 朱紅玲

1.大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測系統，包括高頻段像差檢測系統(A1)、計算機處理系統(A2)和光路夾持與裝調系統(A3)，所述光路夾持與裝調系統(A3)用于對高頻段像差檢測系統(A1)進行調整；其特征是：

所述高頻段像差檢測系統(A1)包括待測凸面自由曲面(1)、發光屏(2)和相機(3)；

所述計算機處理系統(A2)采用計算機輔助光線追跡測量方法對所述高頻段像差檢測系統(A1)的結構參數進行初步標定，然后在對所述結構參數初步標定的基礎上，對包括待測凸面自由曲面(1)在內的系統元件偏移以及傾斜參量進行逆向優化，實現對標定誤差的有效校正，標定測量得到發光屏(2)、外置針孔(4)和待測凸面自由曲面(1)之間的距離；

在標定過程中，外置針孔(4)安裝在相機(3)鏡頭的外部，對發光屏(2)、外置針孔的相機(3)和待測凸面自由曲面(1)進行準直，使相機(3)的光軸和待測凸面自由曲面(1)的光軸重合，且待測凸面自由曲面(1)的光軸與發光屏(2)的屏幕平行，將相機(3)調焦在待測凸面自由曲面(1)的表面；

所述發光屏(2)上顯示光強編碼的相移條紋圖通過待測凸面自由曲面(1)后，經過相機針孔投射到相應的相機的焦平面上，獲得對應光線的位置，根據光學系統的幾何關系計算波前斜率，重構出波前面形，并計算出波像差；獲得待測凸面自由曲面(1)的高頻段面形；

所述光路夾持與裝調系統(A3)包括X、Y、Z軸旋轉臺(8)，工裝件(9)，單軸連接板(10)，雙軸連接板(11)和氣浮隔振平臺(12)；

所述相機(3)固定在單軸連接板(10)上，發光屏(2)固定在雙軸連接板(11)上，X、Y、Z軸旋轉臺(8)固定在工裝件(9)上；工裝件(9)垂直固定于氣浮隔振平臺(12)上，待測凸面自由曲面(1)通過夾持機構固定在X、Y、Z軸旋轉臺(8)上，使所述待測凸面自由曲面(1)實現繞X、Y、Z方向的旋轉。

2.根據權利要求1所述的大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測系統，其特征在于：

根據所述發光屏上顯示的相移條紋圖，確定發光屏上像素位置與它照明的待測凸面自由曲面位置之間的對應關系，采用光強對屏幕像素位置進行編碼，選擇正弦條紋圖進行顯示，根據發光屏的屏幕尺寸和分辨率，選擇正弦條紋一個周期的像素數，確定一個周期條紋對應的實際尺寸；利用相移技術，選擇相移條紋的相移步數N，利用Matlab編程得到由光強調制的相移條紋圖。

3.根據權利要求1所述的大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測系統，其特征在于：所述計算機處理系統(A2)獲取發光屏(2)上生成的一組水平和豎直方向的正弦相移條紋圖，利用相移技術，選擇相移條紋的相移步數N，編程得到由光強調制的相移條紋圖；拍下經過待測凸面自由曲面(1)偏折后的發光屏(2)上顯示的相移條紋圖，移去待測凸面自由曲面(1)后再拍一組水平和豎直相移條紋圖作為參考；將拍到的相移條紋圖根據計算機處理系統(A2)進行相位展開、計算斜率并恢復波前，根據恢復的待測凸面自由曲面光學系統波前分析波前像差。

4.大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測方法，其特征是：該方法基于權利要求1-3中任一項所述的大陡度凸面光學自由曲面高頻段像差檢測系統實現，該方法由以下步驟實現：

步驟1、對高頻段像差檢測系統進行搭建和裝調；

步驟2、采用裝調后的高頻段像差檢測系統對待測凸面自由曲面(1)進行圖像信息的采集；

步驟3、采用計算機對采集的圖像信息進行高頻段像差進行處理，獲得待測凸面自由曲面(1)的面形信息。