[发明专利]三次位相板精度的检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及曲面误差分析技术领域，尤其涉及一种三次位相板精度的检测方法及系统。

背景技术

波前编码技术是一种即可以提高系统成像质量，又可以降低系统成本的“光学-数字”一体化的系统及成像技术，可以很好地控制离焦以及由离焦引起的像散、Petzval场曲、色差，还有由装调、温度漂移等引入的类似离焦的像差，在大视场、大焦深的条件下获得接近衍射极限的像质。因此，波前编码技术在图像处理、荧光显微镜以及机械显示系统等领域都有较为广泛的应用。

三次位相板，作为波前编码技术的关键部件，其加工精度直接影响波前编码技术在其应用场景下的精度。因此，生产过程中和最终质量验收中的三次位相板精度检测是波前编码技术中较为关键的一环。

现有技术中，三次位相板精度的检测，是利用三坐标机获得多点原始数据，采用不同方式对曲面进行数值拟和，在进行适当的坐标系转换后(平移和旋转)使之与理想数据误差最小。

但是，申请人研究发现，现有的三次位相板精度的检测技术至少存在以下缺陷：由于误差数据的来源有两种，一种是三次位相板本身的面型误差，即需要检测的误差，另一种是三次位相板摆放位置的偏差引入的误差，现有的三次位相板精度检测技术包括原始数据的获取、曲面的拟合以及误差的得出都在后台进行，位置误差状况并不直观，只能通过对三次位相板位置的检测得到相应的修正数据，对误差数据进行修正，在未得到精确调节的情况下进行检测会影响检测精度，不能够满足实时直观进行高精度测量的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光学的检测方法及系统，以实现在对三次位相板进行精度检测的时候，能够将三次位相板本身的面型误差与摆放位置偏差所造成的误差剥离开，从而提高对三次位相板误差的检测精度，技术方案如下：

一种三次位相板精度的检测方法，包括以下步骤：

A、发出平行光通过三次位相板到达反射镜，所述反射镜与所述三次位相板成预设角度；

B、接收从所述反射镜通过所述三次位相板返回的反射光，形成干涉面形测量数据；

C、将所述干涉面型测量数据与预设模板进行对比，得到所述三次位相板的误差；

D、将所述误差进行泽尼克多项式展开；

E、调整所述三次位相板的位置并重复执行所述步骤A、B、C和D，直至所述泽尼克多项式第三、四、六和七项的系数为零，将此时的误差作为所述三次位相板的最终误差。

优选的，上述方法中，所述调整三次位相板的位置并重复执行所述步骤A、B、C和D，直至所述泽尼克多项式第三、四、六和七项的系数为零，包括：

在水平和竖直方向调节所述三次位相板的平移误差，直至所述泽尼克多项式第三和第四项的系数为零；

在轴向调节所述三次位相板的旋转误差，直至所述泽尼克多项式的第六和第七项的系数为零。

优选的，上述方法中，所述三次位相板的平移误差的调整量为：Δx＝(2Z₃+Z₄)/3kλ，Δy＝(2Z₃-Z₄)/3kλ；其中，Δx表示水平调整量，Δy表示竖直调整量，Z₃为泽尼克多项式的第三项系数，Z₄为泽尼克多项式的第四项系数，k是一个无量纲常数，表示三次位相板的面型高度，λ为光的波长。

优选的，上述方法中，所述在轴向调节三次位相板的旋转误差，直至所述泽尼克多项式的第六和第七项的系数为零，包括：

沿一个方向旋转所述三次位相板；

如果得到的泽尼克多项式的第六和第七项系数的绝对值变小，则沿该方向继续旋转直至所述泽尼克多项式的第六和第七项的系数为零；

如果得到的泽尼克多项式的第六和第七项系数的绝对值变大，则反方向旋转所述三次位相板，直至所述泽尼克多项式的第六和第七项的系数为零。

优选的，上述方法中，所述三次位相板的旋转误差的调整量为：其中，Z₇为泽尼克多项式的第七项系数，k是一个无量纲常数，表示三次位相板的面型高度。

一种三次位相板精度的检测系统，包括：

发光装置，用于发出平行光通过三次位相板到达反射镜，其中，所述反射镜与所述三次位相板成预设角度；

成像装置，用于接收从所述反射镜通过所述三次位相板返回的反射光，形成干涉面形测量数据；

误差检测装置，用于将所述干涉面形测量数据与预设模板进行对比，得到所述三次位相板的误差；