[发明专利]光学偏折检测方法、电子设备及光学偏折检测系统

说明书

本发明公开了一种光学偏折检测方法，包括步骤如下：搭建一光学偏折检测系统模型；设置参考面，对参考面进行光线追迹得到其在第一成像平面上的第一光斑点分布；设置系统结构误差，和一自由曲面作为被测面；对被测面进行光线追迹得到其在第二成像平面上的第二光斑点分布；根据第一光斑点分布和第二光斑点分布计算得到光斑点分布偏差；根据光斑点分布偏差计算得到被测面的表面斜率；搭建神经网络模型，通过将被测元件的表面斜率输入至神经网络模型，得到被测元件的面形。本发明能在精确重构面形的同时消除了系统结构误差的影响，为面形检测提供了一种高效率、高精度、高稳定性的方法。本发明还提供了使用上述方法的电子设备及光学偏折检测系统。

技术领域

本发明涉及面形测量技术领域，尤其涉及光学偏折检测方法、电子设备及光学偏折检测系统。

背景技术

随着光学系统性能要求的不断提高，自由曲面光学元件的应用越来越广泛，其面形的大自由度和大动态范围对高精度的面形检测方法也提出了更高的要求。光学偏折检测技术作为一种非接触式的光学检测方法，克服了光学干涉检测法检测动态范围小的不足，但其测量过程中存在着系统结构标定误差，需要对其进行校正。

公开号为CN108507495A的专利申请，公开了名称为“一种基于逆向哈特曼检测的自由曲面检测方法”的发明专利申请文件，通过标定包括CCD相机、显示屏和被测自由曲面的逆哈特曼检测系统结构位置参数，建立理想被测面的光线追迹模型，调整理想光路系统光线追迹模型结构参数，对测得面形进行系统结构误差校正，实现对自由曲面面形的通用化检测。

发明人在实现本申请实施例的过程中，发现上述技术至少存在以下缺陷：

该方法中标定系统结构位置参数时，会存在系统结构误差。因此需要基于低、高阶像差分离优化的两步系统结构误差校正，而此校正方法存在着复杂费时的缺点，会降低光学偏折面形检测的效率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种光学偏折检测方法、电子设备及光学偏折检测系统，解决了现有技术中存在系统结构误差校正复杂、费时的问题，为自由曲面的面形检测提供了一种高效率、高精度、高稳定性的方法。

本申请公开一种光学偏折检测方法，包括以下步骤：搭建一光学偏折检测系统模型；设置一参考面，对参考面进行光线追迹得到其在第一成像平面上的第一光斑点分布；设置一系统结构误差，并根据公式中的项数N和系数C_i生成自由曲面的面形作为被测面；对被测面进行光线追迹得到其在第二成像平面上的第二光斑点分布；根据第一光斑点分布和第二光斑点分布计算得到光斑点分布偏差；根据光斑点分布偏差计算得到被测面的表面斜率；搭建神经网络模型，将表面斜率及其对应的面形作为一组训练数据输入神经网络模型中进行训练，直到神经网络模型的训练误差小于误差阈值；获取被测元件的表面斜率，将被测元件的表面斜率输入至神经网络模型，得到被测元件的重构面形W。

进一步的，搭建光学偏折检测系统模型为：构建一包括点光源、成像平面和被测面的光学偏折检测系统模型；设置光学偏折检测系统模型的结构位置参数。

进一步的，结构位置参数包括：点光源与被测面的距离；成像平面与被测面的距离；点光源相对于被测面的横向距离；点光源相对于被测面的纵向距离；成像平面相对于被测面的横向距离；成像平面相对于被测面的纵向距离；成像平面关于横轴的倾角；成像平面关于纵轴的倾角；被测面关于横轴的倾角；被测面关于纵轴的倾角。

进一步的，设置一系统结构误差为：设置一点光源与被测面的距离偏移误差；设置一成像平面与被测面的距离偏移误差；设置一点光源相对于被测面的横向距离偏移误差；设置一点光源相对于被测面的纵向距离偏移误差；设置一成像平面相对于被测面横向距离偏移误差；设置一成像平面相对于被测面纵向距离偏移误差；设置一成像平面关于横轴的倾角误差；设置一成像平面关于纵轴的倾角误差；设置一被测面关于横轴的倾角误差；设置一被测面关于纵轴的倾角误差。

进一步的，根据光斑点分布偏差计算得到被测面的表面斜率为：