CN108195566B - 检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 - Google Patents
检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108195566B CN108195566B CN201810003794.5A CN201810003794A CN108195566B CN 108195566 B CN108195566 B CN 108195566B CN 201810003794 A CN201810003794 A CN 201810003794A CN 108195566 B CN108195566 B CN 108195566B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical system
- wavelength
- transmission wavefront
- arbitrary shape
- formula
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，包括以下步骤：步骤一，利用R种波长为λ1～λR的检测装置分别对光学***进行检测，得到光学***在波长为λ1～λR的每点波前像差 步骤二，将步骤一得到的每点波前像差代入公式：式中，为波长为λm时，坐标为(xi，yi)的点对应的波前像差，i＝1，2，3，…，k，m＝1，2，3，…，R，R≥2，2R‑1≤VR‑1≤2R，计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，…，ARi(xi,yi)的值；步骤三，将计算得到的A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)…ARi(xi,yi)的值代入公式中，计算任意光学***在波长为λn的波前像差步骤四，根据每点波前像差得到波长为λn的光学***完整的透射波前，其中，200nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤2000nm。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测透射波前的方法，具体涉及一种检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法。
背景技术
光学***透射波前通常使用激光干涉仪检测，激光干涉仪可以准确检测特定波长光学***(光学***设计波长与干涉仪光源波长一致)，根据检测需要，目前有不同类型波长的激光干涉仪，用于检测不同类型光学***的透射波前。例如，248nm和363nm激光干涉仪用于检测紫外透镜***，405nm激光干涉仪用于检测DVD光学存储和视听设备的透镜，1053nm激光干涉仪用于研究激光熔合、聚变等。
现有技术中，仅有几种特定波长的激光干涉仪，因此，其他波段的光学***无法使用激光干涉仪检测，导致激光干涉仪在光学***透射波前检测的应用范围较小。另外，激光干涉仪的研发难度较大，且特殊波长激光干涉仪的造价昂贵，因此，现有的特殊波长的激光干涉仪的种类较少。
在实际的应用中，虽然可以利用透射波前Zernike系数与波长的函数关系，可以将光学***特定波长波前数据转换为任意波长波前数据，实现任意波长光学***透射波前的检测。但是Zernike系数只在单位圆内正交，被测光学***的通光孔径必须是圆形，对于其他形状通光口径的光学***则不能使用。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种检测任意波长任意形状口径光学***透射波前方法。
本发明提供了一种检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，利用R种波长为λ1～λR的检测装置分别对光学***进行检测，分别得到光学***在波长为λ1～λR的每点波前像差 步骤二，将步骤一得到的每点波前像差代入公式：
式中，为波长为λm时，坐标为(xi，yi)的点对应的波前相对参考波面的偏离值，i＝1，2，3，…，k，
m＝1，2，3，…，R，R≥2，
2R-3≤VR-1≤2R-2，
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，…，ARi(xi,yi)的值；
步骤三，将计算得到的A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)…ARi(xi,yi)的值代入公式中，计算光学***在波长为λn的波前像差以及步骤四，根据波前像差得到波长为λn的光学***完整的透射波前，其中，200nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤2000nm。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，光学***的通光孔径为任意形状。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，光学***为柱面光学***。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，300nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤1600nm。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，当R＝3时，公式为：
式中，i＝1，2，3，…，k，
m＝1或2或3，1≤V1≤2，3≤V2≤4。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，当R＝4时，公式为：
式中，i＝1，2，3，…，k，
m＝1或2或3或4，1≤V1≤2，3≤V2≤4，5≤V3≤6。
在本发明提供的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法中，还可以具有这样的特征：其中，检测装置为斐索干涉仪或泰曼格林干涉仪。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，因为采用了R种波长为λ1～λR的检测装置对光学***进行检测，得到光学***在波长为λ1～λR的每点的波前像差，然后将得到每点的波前像差代入公式：
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，…，A3i(xi,yi)值；再根据公式计算任意波长λn的光学***的波前像差，进而得到任意波长λn的光学***的透射波前。所以，本发明的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法可以检测到在一定波长范围内任意波长的光学***的透射波前，且该方法使用的光学***的通光孔经可以为任意形状，并不局限于圆形通光孔经的光学***，增加了该检测方法在实际应用中的适用性。
附图说明
图1是本发明实施例中波前像差的示意图；
图2是本发明的实施例一中检测任意波长光学***的透射波前的检测装置示意图；
图3是本发明的实施例二中检测任意波长光学***透射波前的检测装置示意图；
图4是本发明的检测方法得到的求解曲线与理论上的采集数据曲线对照图；以及
图5是本发明的检测方法得到的求解曲线与理论上的采集数据曲线误差百分比图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例对本发明的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法作具体阐述。
图1是本发明实施例中波前像差的示意图。
如图1所示，图中虚线部分表示光学***在波长为λm时的检测装置下的理论波前，A点为该理论波前上的任意一点，坐标为A(xA，yA，zA)，实线部分表示该光学***的在同一检测装置下的实际波前，B点为实际波前上与A点对应的点，坐标为B(xA，yA，zB)，波前像差为A点与B点之间的距离即，
<实施例一>
图2是本发明的实施例一中检测任意波长光学***的透射波前的检测装置示意图。
如图2所示，检测任意波长光学***的透射波前的检测装置200包括三个激光干涉仪20、标准球面镜21、无穷共轭光学***22以及反射平面镜23。三个激光干涉仪20对无穷共轭光学***22的检测光路以及方法相同，在本实施例中，以其中一个为例做详细阐述。
用特定波长激光干涉仪20对无穷共轭光学***22进行检测，激光干涉仪20发出平行光，经过标准球面镜21得到无穷共轭光学***22在特定波长激光干涉仪20的波长下的波前像差。
步骤一，利用波长分别为λ1、λ2以及λ3的三种激光干涉仪对光学***进行检测，分别得到光学***在波长为λ1、λ2以及λ3的每点的波前像差
步骤二，将步骤一得到的每点的波前像差代入公式：
式中，为波长为λm时，坐标为(xi，yi)的点对应的波前像差，i＝1，2，3，…，k，k根据光学***的形状以及分辨率进行决定，m＝1或2或3，1≤V1≤2，3≤V2≤4。
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)以及A3i(xi,yi)的值；
步骤三，将计算得到的A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)以及A3i(xi,yi)的值再次代入上述公式中，计算任意光学***在波长为λn的每点波前像差
步骤四，根据每点的波前像差得到波长为λn的光学***完整的透射波前。
<实施例二>
图3是本发明的实施例二中检测任意波长光学***透射波前的检测装置示意图。
如图3所示，检测任意波长光学***的透射波前检测装置300包括四个激光干涉仪30、标准球面镜31、有限共轭光学***32以及反射球面镜33。四个激光干涉仪30对有限共轭光学***32的检测光路以及方法相同，在本实施例中，以其中一个为例做详细阐述。
用特定波长激光干涉仪30对有限共轭光学***32进行检测，激光干涉仪30发出平行光，经过标准球面镜31得到有限共轭光学***32在特定波长激光干涉仪30的波长下的波前像差。
步骤一，利用波长分别为λ1、λ2、λ3以及λ4的四种激光干涉仪对光学***进行检测，分别得到光学***在波长为λ1、λ2、λ3以及λ4的每点的波前像差 以及
步骤二，将步骤一得到的每点的波前像差代入公式：
式中，为波长为λm时，坐标为(xi，yi)的点对应的波前相对参考波面的偏离值，，i＝1，2，3，…，k，k根据光学***的形状以及分辨率进行决定，m＝1或2或3或4，1≤V1≤2，3≤V2≤4，5≤V3≤6。
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，A3i(xi,yi)，A4i(xi,yi)的值。
步骤三，将计算得到的A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，A3i(xi,yi)，A4i(xi,yi)的值再次代入上述公式中，计算任意光学***在波长为λn的波前像差
步骤四，根据每点的波前像差得到波长为λn的光学***完整的透射波前。
在上述实施例中，检测装置均为激光干涉仪，该激光干涉仪可以为斐索干涉仪或泰曼格林干涉仪。
另外，上述实施例中的激光干涉仪的检测波长的范围为200nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤2000nm。进一步地，检测波长的范围为300nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤1600nm。
图4是本发明的检测方法得到的求解曲线与理论上的采集数据曲线对照图。
如图4所示，为本发明的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法在波长为530nm、560nm、670nm的激光干涉仪的检测下，得到的曲线，其中，实线date1为激光干涉仪直接检测到的曲线，实线date2为利用本发明的检测方法利用公式计算的得到的曲线。
图5是本发明的检测方法得到的求解曲线与理论上的采集数据曲线误差百分比图。
如图5所示，实线date1与实线date2两条曲线最大的误差为0.07％。
实施例的作用与效果
根据上述实施例中所涉及的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，因为采用了R种波长为λ1～λR的检测装置对光学***进行检测，得到光学***在波长为λ1～λR的每点的波前像差，然后将得到的每点的波前像差代入公式：
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，…，A3i(xi,yi)值；再根据公式计算任意波长λn的光学***的波前像差，进而得到任意波长λn的光学***的透射波前。所以，本发明的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法可以检测到在一定波长范围内任意波长的光学***的透射波前，且该方法使用的光学***的通光孔经可以为任意形状，并不局限于圆形通光孔经的光学***，增加了该检测方法在实际应用中的适用性。
另外，上述实施例中还讲述了当激光干涉仪的种数为3或多种的时具体的计算公式，提高了整个检测方法检测光学***的透射波前的精度。
此外，本发明的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法不仅可以检测到任意形状通光孔径的光学***的透射波前，而且该检测方法也适用于柱面光学***，大大提高了该方法的普遍性。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，利用R种波长为λ1～λR的检测装置分别对光学***进行检测，分别得到所述光学***在波长为λ1～λR的每点波前像差
步骤二，将步骤一得到的每点波前像差代入公式：
式中，为波长为λm时，坐标为(xi，yi)的点对应的相对参考波面的偏离值，i＝1，2，3，…，k，
m＝1，2，3，…，R，R≥2，
2R-3≤VR-1≤2R-2，
计算参数A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)，…，ARi(xi,yi)的值；
步骤三，将计算得到的A1i(xi,yi)、A2i(xi,yi)…ARi(xi,yi)的值代入所述公式中，计算任意光学***在波长为λn的每点波前像差以及
步骤四，根据每点波前像差得到波长为λn的光学***完整的透射波前，
其中，200nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤2000nm。
2.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，所述光学***的通光孔径为任意形状。
3.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，所述光学***为柱面光学***。
4.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，300nm≤λ1≠…≠λR≠λn≤1600nm。
5.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，当R＝3时，所述公式为：
式中，i＝1，2，3，…，k，
m＝1或2或3，
1≤V1≤2，3≤V2≤4。
6.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，当R＝4时，所述公式为：
式中，i＝1，2，3，…，k，
m＝1或2或3或4，
1≤V1≤2，3≤V2≤4，5≤V3≤6。
7.根据权利要求1所述的检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法，其特征在于：
其中，所述检测装置为斐索干涉仪或泰曼格林干涉仪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810003794.5A CN108195566B (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810003794.5A CN108195566B (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108195566A CN108195566A (zh) | 2018-06-22 |
| CN108195566B true CN108195566B (zh) | 2019-09-06 |
Family
ID=62587543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810003794.5A Active CN108195566B (zh) | 2018-01-03 | 2018-01-03 | 检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108195566B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110307962B (zh) * | 2019-06-28 | 2020-10-27 | 苏州维纳仪器有限责任公司 | 检测光学***任意波长透射波前的方法 |
| CN110307963B (zh) * | 2019-08-08 | 2020-11-03 | 苏州维纳仪器有限责任公司 | 检测透射式光学***任意波长焦距的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8836928B2 (en) * | 2009-10-20 | 2014-09-16 | Nikon Corporation | Method for measuring wavefront aberration and wavefront aberration measuring apparatus |
| JP5517108B2 (ja) * | 2010-08-25 | 2014-06-11 | 株式会社ニコン | 波面収差測定装置 |
| CN102507155B (zh) * | 2011-11-03 | 2014-03-26 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种检测大口径光学***波前的装置 |
| CN103335824B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-01-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 大口径空间光学***外场波前像差检测方法 |
| CN104181779B (zh) * | 2014-09-05 | 2016-10-12 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种光学***波像差检测装置 |
| CN107462401B (zh) * | 2017-07-26 | 2019-07-05 | 苏州维纳仪器有限责任公司 | 检测任意波长光学***的透射波前的方法 |
-
2018
- 2018-01-03 CN CN201810003794.5A patent/CN108195566B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108195566A (zh) | 2018-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101391160B1 (ko) | 굴절률 분포 계측방법, 굴절률 분포 계측장치 및 광학소자의 제조 방법 | |
| CN105806479B (zh) | 激光远场焦斑高精度动态诊断装置及诊断方法 | |
| CN105588519A (zh) | 利用相位差异相位恢复技术检测大口径望远镜面形的方法 | |
| CN111999042B (zh) | 检测光学***任意波长透射波前的方法 | |
| CN102901463B (zh) | 轴锥镜面形的测量装置和测量方法 | |
| CN104165758B (zh) | 基于斐索干涉仪的透镜焦距测量装置及方法 | |
| CN107462401B (zh) | 检测任意波长光学***的透射波前的方法 | |
| Miks et al. | Dependence of camera lens induced radial distortion and circle of confusion on object position | |
| CN104165755A (zh) | 光栅剪切波像差检测干涉仪及其检测方法 | |
| CN108195566B (zh) | 检测任意波长任意形状口径光学***透射波前的方法 | |
| CN106225715A (zh) | 一种用于非球面反射镜的五棱镜扫描检测方法 | |
| Huang et al. | Measurement of a large deformable aspherical mirror using SCOTS (Software Configurable Optical Test System) | |
| CN103471524A (zh) | 共焦抛物面顶点曲率半径测量方法 | |
| CN104034352A (zh) | 采用激光跟踪仪和干涉检验测量空间相机场曲的方法 | |
| JP4340625B2 (ja) | 光学検査方法および装置 | |
| CN101986097A (zh) | 在球面面形干涉检测中高精度消除离焦误差及倾斜误差的方法 | |
| CN103278105B (zh) | 轴锥镜面形和锥角的检测方法 | |
| TW201903351A (zh) | 非接觸式鏡片曲率半徑與厚度檢測裝置及其檢測方法 | |
| Fortmeier et al. | Steps towards traceability for an asphere interferometer | |
| CN105806240A (zh) | 基于光学传递函数的同时测量多个绝对距离的方法 | |
| CN113295386B (zh) | 一种光学镜片检测***及检测方法 | |
| JP7293078B2 (ja) | 解析装置、解析方法、干渉測定システム、およびプログラム | |
| Burke et al. | Null test of an off-axis parabolic mirror. I. Configuration with spherical reference wave and flat return surface | |
| CN103954235B (zh) | 一种光学凸球面面形的检测装置及方法 | |
| CN106323164B (zh) | 一种基于平行光比例成像的远距离微物重合度检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |