光学波前量测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光学波前量测装置与方法，依据该光学波前量测装置，光学空间调制器产生相异的多个通孔，使多个光线通过该多个通孔后，形成多个光型。该多个光型通过待测镜片与无穷物镜模组，并且调整无穷物镜模组与待测镜片的距离，使近似平行光的该多个光型进入波前感应装置。波前感应装置依据该多个光型，撷取多个波前感应图像(WS图像)，其中该多个WS图像不具有光点重叠现象。计算机依据一演算法拼接该多个WS图像，以求得一波前变化信息，并依据该波前变化信息重建一波前。通过实施本发明专利技术，能够解决高度像差下的横向位移所产生的光点重叠现象的问题，适合于检测非球面镜片。

【技术实现步骤摘要】
光学波前量测装置与方法
本专利技术是关于一种光学波前量测装置与方法，尤其关于一种利用空间光调变器及波前拼接方式，来避免光点重叠并且重建具有高度像差的波前的光学波前量测装置与方法。
技术介绍
考虑到镜片大量的被应用于各种光学产品中，如何快速精确的检测镜片的光学品质也随之被重视。光波的波前是具有相同相位的点的轨迹，即与产生光波的光源具有相同光学路径长度的点。波前检测除了传统的干涉仪外，近来发展出一种Shack－Hartmann波前感测器(SHWS)，例如美国专利第4141652号，其具有成本低、结构简单、量测速度快以及对环境振动要求低等优点，因此已被大量应用于波前的量测。图1A及图1B显示Shack－Hartmann波前感测器及光波的波前的示意图。如图1A及图1B所示，Shack－Hartmann波前感测器100包含一镜头阵列(LensArray)110及一图像感测器(ImageSensor)120。图1A中的光波具有相同的相位，于图1B中显示发生波前横向变化的光波。依据Shack－Hartmann波前感测器100，波前横向变化等于光点横向偏移量除以镜头焦距。并且，可以再利用Zernike多项式来重建波前。更具体而言，先求得Zernike多项式系数，再将该多个系数带入Zernike多项式中重建波前。关于演算方式，例如可以参考“HistroyandprincipleofShack－HartmannWavefrontSensing”，屈光手术期刊2001年9月/10月第17卷，“Modalwave－frontestimationfromphasederivativemeasurements”，J.Opt.Soc.Am.1979年7月第7期第69卷，第972至977页。图2显示高度像差情形的不同光点成像于同一镜头阵列的对应位置，两光点产生重叠(foldover)的示意图。对于具有高度像差的波前而言，很容易产生如图2所示的光点重叠的现象。如此一来，在计算光点横向偏移量时，会无法判别，因此针对此问题已有许多技术被提出。例如，美国专利第7414712号、中国台湾专利申请号第095146676号、第09127215号等。于本说明书中，引用该多个专利，美国专利第4141652号、第7414712号及中国台湾专利申请号第095146676号、第09127215号等说明书的内容，作为本说明书的揭示内容的一部分。然而，一般光学元件或镜头或系统，其光瞳皆是圆形且相关特性分布对称于轴心，因此该多个技术应用于非球面镜片时，还有进一步改进的空间。为了有效解决高度像差下的横向位移的鉴别问题，本专利技术提出改良波前感应器量测装置及方法，其能够应用于带有高度像差的光学镜片及系统的波前量测。
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种光学波前量测装置。另一目的在于提供一种利用空间光调变器及波前拼接方式，来避免光点重叠并且重建具有高度像差的波前的光学波前量测装置与方法。依据本专利技术一实施例，一种光学波前量测装置，用以检测一待测镜片，其包括：一光学空间调制器、一波前感应装置、一无穷物镜模组及一计算机。光学空间调制器，产生相异的多个通孔，使多个光线通过该多个通孔后，形成多个光型。针对不同的该多个光型调整无穷物镜模组与待测镜片的距离(焦距)，使该多个光型通过该待测镜片与该无穷物镜模组，并形成近似平行光的该多个光型后，进入波前感应装置。波前感应装置，依据该多个光型，撷取多个波前感应图像(WS图像)，其中该多个WS图像不具有光点重叠现象。计算机依据一演算法拼接该多个WS图像，以求得一波前变化信息，并依据该波前变化信息重建一波前。于一实施例中，光学波前量测装置更包含一平行光源系统，用以产生该多个光线，其中该多个光线是平行光。于一实施例中，无穷物镜模组包含一无穷物镜及一轴传动器。该多个光型依序通过无穷物镜模组与待测镜片，该多个光型通过无穷物镜后形成多个聚集光点，并且轴传动器调整无穷物镜模组与待测镜片的距离，使该多个聚集光点位于待测镜片的焦距。于一实施例中，无穷物镜模组包含一无穷物镜及一轴传动器。该多个光型依序通过待测镜片与无穷物镜模组，该多个光型通过待测镜片后形成多个聚集光点，并且轴传动器调整无穷物镜模组与待测镜片的距离，使该多个聚集光点位于无穷物镜的焦距。于一实施例中，演算法为一相拼接演算法、一梯度拼接演算法或一最小平方拟合演算法。于一实施例中，该多个通孔的形状为多个同心形状，其可以为圆形、方形或不规则形等。于一实施例中，该多个通孔包含同心的一圆形及一第一环形，且第一环形的通孔的内径不大于圆形的通孔的孔径。较佳的情况是，该多个通孔更包含一第二环形，其与第一环形同心，且第二环形的通孔的内径不大于第一环形的通孔的外径。依据本专利技术一实施例，光学波前量测方法用以检测一待测镜片，并且包含以下步骤。利用一光学空间调制器，产生相异的多个通孔，使多个光线通过该多个通孔后，形成多个光型。针对不同的该多个光型调整无穷物镜模组与待测镜片的距离(焦距)，使该多个光型通过该待测镜片与该无穷物镜模组，并形成近似平行光的该多个光型后，进入一波前感应装置。利用波前感应装置，依据该多个光型，撷取多个波前感应图像(WS图像)，其中该多个WS图像不具有光点重叠现象。利用一计算机，依据一演算法拼接该多个WS图像，以求得一波前变化信息，并依据该波前变化信息重建一波前。于一实施例中，该多个通孔包含同心的一圆形及一第一环形。该利用一光学空间调制器，产生相异的多个通孔的步骤包含以下步骤。使该圆形的孔径，每次递增一预定值△r，直到第n次发现该圆形的通孔所对应的该WS图像产生光点重叠现象时，以第n-1次时的孔径作为该圆形的孔径。使该第一环形的内径A0不大于该圆形的孔径使该第一环形的外径，每次递增一预定值△r1，直到第i次发现该第一环形的通孔所对应的该WS图像产生光点重叠现象时，以第i-1次时的外径Ai-1作为该第一环形的外径Ai-1。于一实施例中，该多个通孔更包含一第二环形，且第二环形与第一环形同心，前述利用一光学空间调制器，产生相异的多个通孔的步骤包含以下步骤。使第二环形的内径2A0不大于第一环形的外径An-1。使第二环形的外径，每次递增一预定值△r2，直到第j次发现第二环形的通孔所对应的WS图像产生光点重叠现象时，以第j-1次时的外径2Aj-1作为第二环形的外径2Aj-1。于一实施例中，演算法为一相拼接演算法、一梯度拼接演算法或一最小平方拟合演算法。依据本专利技术一实施例，利用取得相异的且不具有光点重叠(foldover)现象的多个WS图像，并且将该多个WS图像加以拼接，取得拼接后的波前像差信息，进而重建出一波前。因此，能够解决高度像差下的横向位移所产生的光点重叠(foldover)现象的问题，适合于检测非球面镜片。附图说明图1A及图1B显示Shack－Hartmann波前感测器及相异光波的波前的示意图。图2显示高度像差情形的不同光点成像于同一镜头阵列的对应位置，两光点产生重叠(foldover)的示意图。图3显示本专利技术一实施例的光学波前量测装置的示意图。图4显示本专利技术另一实施例的光学波前量测装置的示意图。图5显示光点重叠(foldover)现象的示意图。图6显示无光点重叠现象的圆形的WS图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学波前量测装置，用以检测一待测镜片，其特征在于，该光学波前量测装置包括：一光学空间调制器、一波前感应装置、一无穷物镜模组及一计算机，其中该光学空间调制器，产生相异的多个通孔，使多个光线通过该多个通孔后，形成多个光型，该无穷物镜模组，针对该多个光型调整该无穷物镜模组与该待测镜片的距离，使该多个光型通过该待测镜片与该无穷物镜模组，并形成近似平行光的该多个光型后，进入该波前感应装置，该波前感应装置，依据该多个光型，撷取多个波前感应WS图像，其中该多个WS图像不具有光点重叠现象，该计算机，依据一演算法拼接该多个WS图像，以求得一波前变化信息，并依据该波前变化信息重建一波前。

【技术特征摘要】
2015.11.20 TW 1041385521.一种光学波前量测装置，用以检测一待测镜片，其特征在于，该光学波前量测装置包括：一光学空间调制器、一波前感应装置、一无穷物镜模组及一计算机，其中该光学空间调制器，产生相异的多个通孔，使多个光线通过该多个通孔后，形成多个光型，该无穷物镜模组，针对该多个光型调整该无穷物镜模组与该待测镜片的距离，使该多个光型通过该待测镜片与该无穷物镜模组，并形成近似平行光的该多个光型后，进入该波前感应装置，该波前感应装置，依据该多个光型，撷取多个波前感应WS图像，其中该多个WS图像不具有光点重叠现象，该计算机，依据一演算法拼接该多个WS图像，以求得一波前变化信息，并依据该波前变化信息重建一波前。2.根据权利要求1所述的光学波前量测装置，其特征在于，该光学波前量测装置更包含一平行光源系统，用以产生该多个光线，其中该多个光线是平行光。3.根据权利要求1所述的光学波前量测装置，其特征在于，该无穷物镜模组包含一无穷物镜及一轴传动器，且该多个光型依序通过该无穷物镜模组与该待测镜片，该多个光型通过该无穷物镜后形成多个聚集光点，并且该轴传动器调整该无穷物镜模组与该待测镜片的距离，使该多个聚集光点位于该待测镜片的焦距。4.根据权利要求1所述的光学波前量测装置，其特征在于，该无穷物镜模组包含一无穷物镜及一轴传动器，且该多个光型依序通过该待测镜片与该无穷物镜模组，该多个光型通过该待测镜片后形成多个聚集光点，并且该轴传动器调整该无穷物镜模组与该待测镜片的距离，使该多个聚集光点位于该无穷物镜的焦距。5.根据权利要求1所述的光学波前量测装置，其特征在于，该演算法为一相拼接演算法、一梯度拼接演算法或一最小平方拟合演算法。6.根据权利要求1所述的光学波前量测装置，其特征在于，该多个通孔包含同心的一圆形及一第一环形，且该第一环形的通孔的内径不大于该圆形的通孔的孔径。7.根据权利要求6所述的光学波前...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振升，
申请(专利权)人：九骅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71