[发明专利]一种基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统

权利要求书

1.基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统，其特征在于包括：激光光源(1)、扩束准直系统透镜(2)、第一透镜(3)、第一分光元件(4)、第二分光元件(5)、第三分光元件(6)、会聚透镜(7)、滤波器孔(9)、4F系统透镜(10)、第二透镜(11)、微透镜阵列(12)、第一光电探测器(13)、第一成像透镜(14)、第四分光元件(15)、第二光电探测器(16)、第二成像透镜(17)、第三光电探测器(18)、计算机系统(19)；其中扩束准直系统透镜(2)和第一透镜(3)组成扩束准直系统，4F系统透镜(10)和第二透镜(11)组成4F缩束系统；激光光源(1)和扩束准直系统组成平行光光源，平行光光源分别经过第一分光元件(4)、第二分光元件(5)和第三分光元件(6)后入射到会聚透镜(7)后聚焦成球面波；滤波器孔(9)位于会聚透镜(7)的焦点位置，滤除从被测非球面(8)上反射回的超过匹配环带区域的光；从被测非球面(8)上反射回的光经过滤波器孔(9)的滤波后经过会聚透镜(7)后再次经过第三分元件(6)分成反射光和透射光；透射光路经过4F系统透镜(10)和第二透镜(11)组成4F缩束系统后入射到透镜阵列(12)，第一光电探测器(13)测量匹配环带区域的子孔径斜率，由计算机系统(19)通过环形区域Zernike多项式基的模式波前复原算法复原单环带的波前相位数据，将单环带的复原波前相位数据保存，再由相位拼接算法拼接出全孔径的波前相位数据；反射光路再由第二分光元件(5)分光，从第二分光元件(5)的反射光路经过第一成像透镜(14)后再经过第四分光元件(15)再次分成反射和透射光路，经过第四分光元件(15)的反射光路经过第二成像透镜(17)将被测非球面(8)成像于第三光电探测器(18)靶面上，辨识被测非球面上的边界标志点以确定匹配环带区域的边界；经过第四分光元件(15)的透镜光路聚焦于第二光电探测器(16)上，用于减小每次匹配环带区域的测量的调整误差。

2.根据权利要求1所述的基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统，其特征在于：所述的会聚透镜(7)的口径和焦距的确定公式如下，

D＝D₀，f=D0RDA---(2)]]>

其中D为会聚透镜(7)的口径，D₀为哈特曼传感器的出瞳大小，f为会聚透镜(7)的焦距，R为被测非球面(8)的中心曲率半径，D_A为被测非球面(8)的口径。

3.根据权利要求1所述的基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统，其特征在于：所述的滤波器孔(9)的直径确定如下，

d=Fdl2fl---(1)]]>

其中d为滤波器孔(9)的直径d，d_l为微透镜阵列(12)的微透镜口径，f_l为微透镜阵列(12)焦距，F为会聚透镜(7)的焦距。

4.根据权利要求1所述的基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统，其特征在于：所述的辨识被测非球面上的边界标志点以确定匹配环带区域的边界的过程如下：被测量的非球面上用两条绳标记一个圆的边界，成像于第三光电探测器(18)，光电探测器(18)的靶面由计算机系统(19)分割成为对应于哈特曼传感器微透镜阵列N*N子孔径阵列；从而标记每个环带的边界。

5.根据权利要求1所述的基于哈特曼传感器的环带拼接检测系统，其特征在于：所述用于减小每次匹配环带区域的测量的调整误差过程如下：测量过程中，测量光路聚焦到第二光电探测(16)的靶面上，由计算机系统(19)处理其焦点光斑质心，调整测量系统调整误差位于靶面的中心。