CN203364981U - 主动式白光波前测试装置 - Google Patents

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段亚轩
陈永权
赵建科
刘峰
田留德
李坤
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Abstract

本实用新型属于光学领域，涉及一种主动式白光波前测试装置，本实用新型通过聚光镜、小孔光阑、准直物镜、分光镜、微透镜阵列、CCD探测器、计算机、校准镜、消色差标准镜头、被测光学***、辅助标准平面镜等一系列的光学元件对白光光源的白光波前进行主动的测试。通过本实用新型解决了现有动态干涉仪无法实现对光学***的白光波前测试以及被动式白光波前检测装置成本高、操作不便和测试局限性大的问题。

Description

主动式白光波前测试装置
技术领域
本实用新型属于光学领域，涉及一种主动式白光波前测试装置。
背景技术
随着我国空间科学技术的发展，对宽波段大口径、长焦距的各类光学元件和光学***使用日渐增多。由于受空气气流扰动和振动的影响，压电陶瓷驱动的静态相移式干涉仪无法对宽波段大口径、长焦距光学***进行实时动态白光波前测试。目前国内对大口径光学元件面形和光学***波像差的测量主要依赖于国外研制的动态相移干涉仪，以美国4D公司研制的动态干涉仪和ESDI公司研制的动态干涉仪为代表。4D公司研制的动态相移干涉仪，是基于像素相位模板实现四步相移，但单一CCD接收4幅干涉图，分辨率降低了1/2，并通过邻近像素点近似，测试精度有限，且价格昂贵，成本高，经济性差。ESDI公司研制的动态相移干涉仪，是基于偏振光实现相移，然后利用三个CCD分别采集相移的干涉图像，合成计算，精度可以得到保证，但由于测试光束与参考光束共光路，实现偏振干涉比较困难，并且对三个CCD的响应一致性要求比较高，且计算速度慢，外形体积较大，测试效率不高，并且价格昂贵，经济性差。并且，这两种动态干涉仪的工作波段都是632.8nm，对于宽波段大口径、长焦距望远***，由于色差等影响，采用单波长对相机进行评价，并不能真实反映镜头实际使用时的工作波前，因此目前动态干涉仪无法实现对光学***的白光波前测试。
中国发明专利，专利号（CN201210337035.5）公开了一种动态波前测试装置，也可以对白光波前进行测试，但是该测试装置需要一套外部的标准白光光源装置，该标准白光光源装置包括白光光源和离轴折返式平行光管组成。对不同口径的光学***白光波前测试，需要大于其口径的平行光管，尤其是大口径光学***，需要相应大口径的平行光管，造价昂贵，研制成本高，且只能对光学***进行被动式白光波前测试，测试局限性大。
发明内容
本实用新型提出了一种主动式白光波前测试装置，解决了现有动态干涉仪无法实现对光学***的白光波前测试以及被动式白光波前检测装置成本高、操作不便和测试局限性大的问题。
本实用新型具体采用的技术方案如下：
本实用新型提出一种主动式白光波前测试装置，包括白光光源***、分光镜、微透镜阵列、CCD探测器、计算机、校准镜、消色差标准镜头、被测光学***、辅助标准平面镜；
所述分光镜设置在白光光源***输出准直光的出射光路上；所述分光镜将白光光源***的出射光分为反射光及透射光；被测光学***设置在反射光的光路上；所述校准镜和消色差标准镜头设置在分光镜与被测光学***之间的光路上；所述辅助标准平面镜设置在反射光经被测光学***后的出射光路上；所述微透镜阵列设置在反射光经消色差标准镜头透射和被测光学***发射后再经辅助标准平面镜反射所形成的透射光的光路上；所述CCD探测器设置在经微透镜阵列后的出射光的光路上；所述计算机与CCD探测器相连。
上述白光光源***包括白光光源以及依次设置在白光光源出射光路上的聚光镜、小孔光阑、准直物镜。
本实用新型的优点在于：
1、利用白光光源、聚光镜、小孔光阑、准直物镜、分光镜、微透镜阵列、CCD探测器、计算机、校准镜和消色差标准镜头，实现对光学***白光波前的主动式光学测试。
2、采用该装置，可实现不同口径的光学***白光波前的测试，测量范围大。
3、采用该装置，可实现光学***白光波前的动态测试，不受外界环境（空气扰动、振动等）的影响。
4、采用该装置，人工环节少，无人为主观误差，测量效率高。
5、采用该装置，稳定性高、重复性好，测量结果置信度高。
6、采用该装置，经济性好，精度高，更适合于光学车间装调、检验。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
1-白光光源、2-聚光镜、3-小孔光阑、4-准直物镜、5-分光镜、
6-微透镜阵列、7-CCD探测器、8-计算机、9-校准镜、
10-消色差标准镜头、11-被测光学***、12-辅助标准平面镜、
13-白光光源***。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供了一种主动式白光波前测试装置，该装置包括白光光源***13、分光镜5、微透镜阵列6、CCD探测器7、计算机8、校准镜9、消色差标准镜头10、被测光学***11、辅助标准平面镜12。
分光镜5设置在白光光源***13入射光路上；分光镜5将白光光源***13的输出准直光分为反射光及透射光；被测光学***11设置在反射光的光路上；校准镜9和消色差标准镜头10设置在分光镜5与被测光学***11之间的光路上；辅助标准平面镜12设置在反射光经被测光学***11后的出射光路上；微透镜阵列6设置在反射光经消色差标准镜头10透射和被测光学***11发射后再经辅助标准平面镜12反射所形成的透射光的光路上；CCD探测器7设置在经微透镜阵列6后的出射光的光路上；计算机8与CCD探测器7相连。
由于白光光源具有一定空间大小和发散角，因此，白光光源***13包括白光光源1以及依次设置在白光光源1出射光路上的聚光镜2、小孔光阑3、准直物镜4，目的是通过聚光镜和小孔光阑使发散的白光光源成为标准的点光源。
另外，该白光波前测试装置中消色差标准镜头，也是不可替代的，因为白光光源的测试必须消除色差对测试带来的影响。
该主动式白光波前测试装置，工作时具体步骤是：
首先，对测试装置本底测试；将校准镜9置入测试光路中，白光光源1输出发散光，经聚光镜2聚焦在小孔光阑3上，小孔光阑3位于准直物镜4的焦点处，由准直物镜4准直输出，然后被分光镜5一部分透射，一部分反射，反射的准直光通过校准镜9反射，再经分光镜5透射，入射到微透镜阵列6上，在CCD探测器7焦平面上得到许多子孔径的光斑图象。利用计算机8计算每个子孔径内的畸变波前相比参考波前的光斑质心偏移，并计算被微透镜阵列6分割的子孔径范围内波前的平均斜率，继而根据shouthwell模型求得畸变波前，则测试装置本底波前为W***本底。
然后，对被测光学***11的白光波前测试；取出校准镜9，将被测光学***11和辅助标准平面镜12置入测试光路中，更换消色差标准镜头10，消色差标准镜头F#小于被测光学***F#。白光光源1经聚光镜2聚焦在小孔光阑3上，由准直物镜4准直输出，然后经分光镜5，一部分透射，一部分反射，反射的准直光通过消色差标准镜头10聚焦至被测光学***11的焦点处，通过被测光学***准直为平行光，经辅助标准平面镜12反射，再通过被测光学***11、消色差标准镜头10、分光镜5、微透镜阵列6，由CCD探测器7和计算机8采集计算得到已扣除***本底的测试波前为W测量，则光学***白光前为：
Figure BDA00003420114600041

Claims (2)

1.一种主动式白光波前测试装置，其特征在于：包括白光光源***、分光镜、微透镜阵列、CCD探测器、计算机、校准镜、消色差标准镜头、被测光学***、辅助标准平面镜；
所述分光镜设置在白光光源***输出准直光的出射光路上；所述分光镜将白光光源***的出射光分为反射光及透射光；被测光学***设置在反射光的光路上；所述校准镜和消色差标准镜头设置在分光镜与被测光学***之间的光路上；所述辅助标准平面镜设置在反射光经被测光学***后的出射光路上；所述微透镜阵列设置在反射光经消色差标准镜头透射和被测光学***发射后再经辅助标准平面镜反射所形成的透射光的光路上；所述CCD探测器设置在经微透镜阵列后的出射光的光路上；所述计算机与CCD探测器相连。
2.根据权利要求1所述的主动式白光波前测试装置，其特征在于：所述白光光源***包括白光光源以及依次设置在白光光源出射光路上的聚光镜、小孔光阑、准直物镜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103344345A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 中国科学院西安光学精密机械研究所 主动式白光波前测试装置及其方法
CN107727009A (zh) * 2017-11-06 2018-02-23 深圳精创视觉科技有限公司 手机盖板玻璃质量检测装置

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