[实用新型]一种用于物镜成像系统的波像差高精度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学测量技术领域，具体是一种物镜成像系统的波像差高精度测量装置，特别是一种对于光源可以更换、测量装置里可以根据需要添加辅助光学器件的波像差高精度测量装置。 

背景技术

波像差测量常用于自适应光学、光学检测评价等领域。尤其在光学系统装调和物镜成像质量的评价中，波像差的测量是一个重要手段。 

采用哈特曼传感器或剪切干涉仪是一种广泛使用的波像差测量装置。传统的哈特曼波前传感器由微透镜阵列、转接镜头、光电探测器和数据处理软件构成。入射光通过微透镜阵列和转接镜头，使光束转换成像至光电探测器，由光电探测器输出数据至数据处理软件，最后通过一定的算法还原光学系统的光学波前。如中国专利申请公开说明书(申请号98112210.8，公开号CN1245904A)公开的一种哈特曼波前传感器。目前围绕如何提高波前传感器的测量精度，也提出了许多方法，如中国专利申请公开说明书(申请号02123756.5，公开号CN1212508C)提出的一种动态范围和测量精度可调的哈特曼波前传感器，以及中国专利申请公开说明书(申请号201210198965.7，公开号CN102735348A)提出的一种基于哈特曼波前传感器的波前测量方法。但是这些方法都是围绕如何提高波前传感器本身的检测精度，无法消除波前测量系统中系统误差。 

对于物镜波像差的测量，采用波前传感器所测量的波像差是入射至波前传感器之前的整个光学系统的波像差，这其中除了物镜的波像差以外，还包含了光源本身所携带的波像差、光学系统中辅助的光学元件的波像差以及转接镜头的波像差。由于这些系统误差的存在，导致波前传感器检测物镜波像差的精度大大降低。本实用新型针对采用波前传感器进行物镜波像差测量，提供一种可以进行系统误差标定、且误差标定过程方便的物镜成像系统的波像差测量装置，降低了测量系统对光源和辅助光学元件的要求，因而可以降低检测系统的成本，并提高物镜波 像差测量精度。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种装置简单、装调方便的非干涉方法来实现物镜成像系统的波像差的高精度检测。本测量装置对光源理论上没有要求，一般的光源都可以满足要求。同时，本测量装置的系统误差测量过程简单、易于实现，使得测量精度可以达到波前传感器测量精度的极限。 

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为： 

一种物镜成像系统的波像差检测装置，其特点在于，包含：光源、沿该光源发出光方向依次放置的准直镜、分光镜、聚焦镜和标准球面反射镜，以及数据处理单元、与该数据处理单元分别连接的波前传感器、第一精密调整台和第二精密调整台； 

所述的光源发出的光经过所述的准直镜成为平行光后入射到所述的分光镜，由分光镜反射后经所述的聚焦镜入射至所述的标准球面反射镜后沿原路返回至分光镜，一部分光透过所述的分光镜被所述的波前传感器接收，由所述的数据处理单元处理； 

所述的第一精密调整台具有五个调节自由度，用于调节待测物镜成像系统的位置和方向，所述的第二精密调整台具有三个调节自由度，用于调节所述的标准球面反射镜的位置和方向。 

所述待测物镜成像系统是单个成像透镜或由多个光学器件组合的成像系统。 

所述的波前传感器是由微透镜阵列和CCD的组合式的哈特曼传感器，或者是基于剪切干涉原理的剪切干涉仪。 

所述的标准球面反射镜的面形误差要低于所述的波前传感器的检测精度。 

所述的波前传感器放置所述的分光镜的反射光一侧，且与其同光轴 

本实用新型的优点在于，不需要标准的点光源或球面波作为参考，测量装置的系统误差可以通过标定的方式去除，且标定方案简单。通过两个精密调节台对位置进行控制，使系统整体结构简单，装调方便，尤其只需要调整一个小的标准球面反射镜即可实现系统误差的高精度标定，可以有效的校正测量装置中辅助光 学器件产生的波像差、光源和探测器测量引入的波像差，以及光路系统的装调误差。在此系统的基础上，可根据实际需要添加辅助光学元件，并不影响波像差结果的测量。 

附图说明

图1为物镜成像系统波像差测量装置测量模式图； 

图2为物镜成像系统波像差测量装置系统误差标定模式图； 

图3为波前测量概略图； 

其中，1、光源；2、准直镜；3、分光镜；4、聚焦镜；5、标准球面反射镜；6、波前传感器；7、第一精密调节台；8、第二精密调节台；9、数据处理单元；10、待测物镜成像系统。 

具体实施方式