一种提高光学系统波像差检测精度的方法及装置与流程

本发明属于光学检测，具体涉及一种提高光学系统波像差检测精度的方法与装置。

背景技术：

1、光学系统波像差是指物点经过理想光学系统后成点像，与它相应的球面波经理想光学系统后,仍为球面波。但由于实际光学系统有像差，通过它的球面波要变形,变了形的实际波面与理想球面波有差别,这两个波面之间的光程差称波像差。波像差越小，系统的成像质量越好。对于一般的光学系统，几何像差可简单直观地评价光学系统质量。

2、目前检测光学系统波像差的常用方法有三种，一是通过4d等激光干涉仪、标准平面镜进行检测，该方法需要匹配不小于待检光学系统的标准平面镜，比如待检光学系统口径1000mm，则需要1000mm口径以上的标准平面镜，该方法测试设备的成本及其高昂；二是通过平行光管和系统波像差检测设备直接检测光学系统波像差，通常需要匹配同等口径的平行光管来检测光学系统，对于大口径光学系统的检测来说，大口径平行光管的成本极其高昂；三是采用扫描法检测，通过小口径平行光管出射平行光，经过xz二维扫描装置，再使用系统波像差检测设备对光学系统进行检测，但是对于大口径光学系统，xz扫描装置的精度通常较差，出射光轴不稳定，因此检测精度不高。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的上述不足，本发明提出了一种提高光学系统波像差检测精度的方法及装置。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种提高光学系统波像差检测精度的方法，包括如下步骤：

4、步骤1：将光学系统的通光口径分成多个子孔径；

5、步骤2：利用xz二维平面扫描装置分别检测子孔径的系统波像差，扫描过程中通过软件算法制定合理的扫描路径；

6、步骤3：通过pzt快反镜与相机的闭环控制，控制检测光轴的入射角度，实现对子孔径系统波像差的实时检测；

7、步骤4：通过波像差拼接检测算法，对全部扫描的子孔径数据进行处理，得到整个光学系统波像差。

8、进一步的，步骤2中，先在x方向进行扫描，每次扫描移动2/3个子孔径宽度，每次扫描的区域与上一个区域有1/3宽度的重叠；扫描一行后，再回到该行的起点，在z方向上移2/3孔径的高度，然后在x方向扫描；直至整个孔径全部扫描完成。

9、一种提高光学系统波像差检测精度的装置，所述装置用于实现上述的方法，所述装置包括平行光管、xz二维扫描装置、x方向pzt快反镜及闭环相机、z方向45度反射镜、待检有焦光学系统、系统波像差检测设备，所述平行光管发出的平行光经过xz二维扫描装置上的x方向pzt快反镜、z方向45度反射镜，将平行光引入所述待检有焦光学系统，在系统波像差检测设备上进行图像采集，得到子孔径的波像差。

10、进一步的，通过xz二维扫描装置对扫描路径进行控制。

11、进一步的，对待检有焦光学系统的每个子孔径系统波像差进行检测时，待检有焦光学系统的后端接入系统波像差检测设备以及与x方向pzt快反镜闭环的闭环相机，通过x方向pzt快反镜与闭环相机的闭环控制，实时校正平行光管到待检有焦光学系统的平行光入射角度。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、本发明通过将光学系统的通光口径分成多个子孔径，利用xz二维平面扫描装置分别检测子孔径的系统波像差，扫描中通过软件算法制定合理的扫描路径，再通过pzt快反镜与相机的闭环控制，控制检测光轴的入射角度，实现对子孔径系统波像差的实时检测，最后通过波像差拼接检测算法，对全部扫描的子孔径数据进行处理，得到整个光学系统波像差，检测精度大幅提高。

技术特征：

1.一种提高光学系统波像差检测精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提高光学系统波像差检测精度的方法，其特征在于，步骤2中，先在x方向进行扫描，每次扫描移动2/3个子孔径宽度，每次扫描的区域与上一个区域有1/3宽度的重叠；扫描一行后，再回到该行的起点，在z方向上移2/3孔径的高度，然后在x方向扫描；直至整个孔径全部扫描完成。

3.一种提高光学系统波像差检测精度的装置，所述装置用于实现权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述装置包括平行光管、xz二维扫描装置、x方向pzt快反镜及闭环相机、z方向45度反射镜、待检有焦光学系统、系统波像差检测设备，所述平行光管发出的平行光经过xz二维扫描装置上的x方向pzt快反镜、z方向45度反射镜，将平行光引入所述待检有焦光学系统，在系统波像差检测设备上进行图像采集，得到子孔径的波像差。

4.根据权利要求3所述的一种提高光学系统波像差检测精度的装置，其特征在于，通过xz二维扫描装置对扫描路径进行控制。

5.根据权利要求3所述的一种提高光学系统波像差检测精度的装置，其特征在于，对待检有焦光学系统的每个子孔径系统波像差进行检测时，待检有焦光学系统的后端接入系统波像差检测设备以及与x方向pzt快反镜闭环的闭环相机，通过x方向pzt快反镜与闭环相机的闭环控制，实时校正平行光管到待检有焦光学系统的平行光入射角度。

技术总结
本发明公开了一种提高光学系统波像差检测精度的方法及装置。该方法的步骤包括：将光学系统的通光口径分成多个子孔径；利用XZ二维平面扫描装置分别检测子孔径的系统波像差，扫描过程中通过软件算法制定合理的扫描路径；通过PZT快反镜与相机的闭环控制，控制检测光轴的入射角度，实现对子孔径系统波像差的实时检测；通过波像差拼接检测算法，对全部扫描的子孔径数据进行处理，得到整个光学系统波像差。本发明通过对子孔径系统波像差的实时检测，并通过波像差拼接检测算法对全部扫描的子孔径数据进行处理，得到整个光学系统波像差，检测精度大幅提高。

技术研发人员：杨晓寒,毕勇,李金鹏,潘森
受保护的技术使用者：中科院南京天文仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31