一种光学系统像面离焦量的检测方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种光学系统像面离焦量的检测方法。本发明专利技术实施例中所提供的光学系统像面离焦量的检测方法，在干涉仪与光学系统齐焦光路的基础上，通过调整干涉仪使得其出射波前焦点不仅能准确落在光学系统像面的位置上，同时干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合，从而拓展激光干涉仪的现有功能，能够准确的实现对光学系统像面离焦量的检测。进一步地，通过检测获得的离焦量可以评价光学系统的成像像质，从而提高光学系统装调效率和改善成像质量。

A method for detecting defocus of image plane in optical system

The embodiment of the invention discloses a method for detecting the image plane defocus of an optical system. The method for detecting the defocus of the image plane of the optical system provided in the embodiment of the present invention is based on the aligned optical path of the interferometer and the optical system. By adjusting the interferometer, the focus of the outgoing wavefront can not only accurately fall on the position of the image plane of the optical system, but also the convergent light of the outgoing wavefront of the interferometer and the main light of the returned convergent light. Line direction overlap, thus expanding the existing functions of laser interferometer, can accurately achieve the optical system image defocus detection. Furthermore, the defocus can be used to evaluate the imaging quality of the optical system, thereby improving the efficiency of optical system alignment and imaging quality.

【技术实现步骤摘要】
一种光学系统像面离焦量的检测方法
本专利技术涉及空间光学的
，具体涉及一种光学系统像面离焦量的检测方法。
技术介绍
光学系统在地面装调时(尤其是长焦距反射式望远镜在地面装调时)，常常采用基于干涉仪的自准直检测方法来获取失调系统不同视场波像差，再通过算法解算得到光学系统镜体失调量，进而调整光学系统的镜体位姿，将光学系统调整至最佳像质状态。自准直检测方法通过调整干涉仪姿态使得出射激光球面波的会聚点和经过光学系统返回的会聚点重合，即达到齐焦状态。在齐焦状态时，会出现零干涉条纹及零离焦现象，从而可以检测光学系统波像差。此时光学系统波像差主要包括像散、慧差以及球差等。但是，在齐焦状态时并不能得到光学系统准确的像面离焦量，而像面离焦量是评价光学系统成像质量的重要指标之一。此外，光学系统的像面离焦量还可以用来评价装调后光学系统的像质，从而有效提高装调效率。进一步地，在应用主动光学技术的光学系统中，通过检测系统包括离焦量的像面波像差共同解算主动校正量，可以有效提高主动光学系统成像质量。因此，针对现有的基于干涉仪的自准直原理的光学系统不能检测像面离焦量的问题，急需一种检测光学系统像面离焦量的方法，通过检测获得的离焦量可以评价光学系统的成像像质，从而提高光学系统装调效率和改善成像质量。
技术实现思路
针对现有的基于干涉仪的自准直原理的光学系统不能检测像面离焦量的问题，本专利技术实施例提出一种光学系统像面离焦量的检测方法。本专利技术实施例所提供的光学系统像面离焦量的检测方法在干涉仪与光学系统齐焦光路的基础上，通过调整干涉仪使得其出射波前焦点不仅能准确落在像面位置上，同时干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合，从而拓展激光干涉仪的现有功能，能够准确的实现对光学系统像面离焦量的检测。该光学系统像面离焦量的检测方法的具体方案如下：一种光学系统像面离焦量的检测方法包括步骤S1：调整自准直平面镜与光学系统的光轴垂直，从而形成轴上视场自准直光路；步骤S2：调整干涉仪与光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统的轴上视场处于齐焦状态；步骤S3：调整像面反射镜与所述干涉仪的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像，并记录此时像面反射镜调整机构的位置；步骤S4：调整所述自准直平面镜与所述光学系统的光轴的角度，从而形成待测视场自准直光路；步骤S5：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统待测视场处于齐焦状态；步骤S6：根据所述记录的像面反射镜调整机构的位置，调整像面反射镜到光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述像面反射镜的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像；步骤S7：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置，并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪标准波前与经所述光学系统返射的波前形成干涉条纹中，由所述光学系统离焦引起的环形条纹中心处在所述干涉仪视场中心位置；步骤S8：迭代操作步骤S6和步骤S7，直至所述干涉仪出射波前会聚点落在所述像面反射镜上，同时所述干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合；步骤S9：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置，并采用所述干涉仪检测所述光学系统像面待测视场的离焦量。优选地，所述光学系统包括透射式光学系统或者反射式光学系统。优选地，步骤S8中所述干涉仪出射波前会聚点落在所述像面反射镜上的判断依据包括：所述干涉仪标准波前与经所述像面反射镜表面返射的波前形成的干涉条纹为所述干涉仪的标准镜的猫眼像。优选地，步骤S8中所述干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光主光线方向重合的判断依据是：所述干涉仪标准波前与经所述光学系统返射的波前形成干涉条纹中，由所述光学系统离焦引起的环形条纹中心处在所述干涉仪视场中心位置。优选地，步骤S9中所述干涉仪检测所述光学系统像面待测视场的离焦量具体包括：当检测所述光学系统轴上视场离焦量时，所述干涉仪发射波前主光线垂直入射到像面反射镜上，在所述干涉仪上接收到完整的猫眼像；当检测所述光学系统轴外视场离焦量时，所述干涉仪发射波前主光线斜入射到所述像面反射镜上，在所述干涉仪上接收到部分的猫眼像。优选地，根据所述光学系统的焦距和通光口径选择所述干涉仪标准镜。优选地，所述干涉仪固定在干涉仪调整机构上、所述自准直平面镜固定在自准直平面镜调整机构上，所述像面反射镜固定在像面反射镜调整机构上。优选地，所述干涉仪调整机构为三维标准架或者六维标准架。优选地，所述自准直平面镜调整机构为三维标准架或者六维标准架。优选地，所述像面反射镜调整机构为六足机构，所述六足机构具有六维自由度调整和记录当前位姿的功能。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例中所提供的光学系统像面离焦量的检测方法，在干涉仪与光学系统齐焦光路的基础上，通过调整干涉仪使得其出射波前焦点不仅能准确落在光学系统像面的位置上，同时干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合，从而拓展激光干涉仪的现有功能，能够准确的实现对光学系统像面离焦量的检测。进一步地，通过检测获得的离焦量可以评价光学系统的成像像质，从而提高光学系统装调效率和改善成像质量。附图说明图1为本专利技术实施例中提供的一种光学系统像面离焦量的检测方法中干涉仪与光学系统处于齐焦状态的装置机构示意图；图2本专利技术实施例中提供的一种光学系统像面离焦量的检测方法的步骤流程示意图；图3为图1所示实施例中形成干涉仪标准镜猫眼像的装置机构示意图。附图标记说明：1、干涉仪2、光学系统3、自准直平面镜4、光学系统像面5、像面反射镜6、干涉仪调整机构7、像面反射镜调整机构8、自准直平面镜调整机构具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。如图1所示，本专利技术实施例中提供的一种光学系统像面离焦量的检测方法中干涉仪与光学系统处于齐焦状态的装置机构示意图。在该实施例中，光学系统像面离焦量的检测装置包括干涉仪1、光学系统2、光学系统像面4、自准直镜面3、像面反射镜5。其中，干涉仪1固定在干涉仪调整机构6上、自准直平面镜3固定在自准直平面镜调整机构8上，像面反射镜5固定在像面反射镜调整机构7上。干涉仪调整机构6可采用三维标准架或者六维标准架。自准直平面镜调整机构8可采用三维标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统像面离焦量的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤S1：调整自准直平面镜与光学系统的光轴垂直，从而形成轴上视场自准直光路；步骤S2：调整干涉仪与光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统的轴上视场处于齐焦状态；步骤S3：调整像面反射镜与所述干涉仪的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像，并记录此时像面反射镜调整机构的位置；步骤S4：调整所述自准直平面镜与所述光学系统的光轴的角度，从而形成待测视场自准直光路；步骤S5：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统待测视场处于齐焦状态；步骤S6：根据所述记录的像面反射镜调整机构的位置，调整像面反射镜到光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述像面反射镜的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像；步骤S7：调整所述像面反射镜离开光学系统像面位置，并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪标准波前与经所述光学系统返射的波前形成干涉条纹中，由所述光学系统离焦引起的环形条纹中心处在所述干涉仪视场中心位置；步骤S8：迭代操作步骤S6和步骤S7，直至所述干涉仪出射波前会聚点落在所述像面反射镜上，同时所述干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合；步骤S9：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置，并采用所述干涉仪检测所述光学系统像面待测视场的离焦量。...

【技术特征摘要】
1.一种光学系统像面离焦量的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤S1：调整自准直平面镜与光学系统的光轴垂直，从而形成轴上视场自准直光路；步骤S2：调整干涉仪与光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统的轴上视场处于齐焦状态；步骤S3：调整像面反射镜与所述干涉仪的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像，并记录此时像面反射镜调整机构的位置；步骤S4：调整所述自准直平面镜与所述光学系统的光轴的角度，从而形成待测视场自准直光路；步骤S5：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪在所述光学系统待测视场处于齐焦状态；步骤S6：根据所述记录的像面反射镜调整机构的位置，调整像面反射镜到光学系统像面的位置；并调整所述干涉仪与所述像面反射镜的相对位置，直至所述干涉仪形成的干涉条纹为干涉仪标准镜的猫眼像；步骤S7：调整所述像面反射镜离开光学系统像面位置，并调整所述干涉仪与所述光学系统的相对位置，直至所述干涉仪标准波前与经所述光学系统返射的波前形成干涉条纹中，由所述光学系统离焦引起的环形条纹中心处在所述干涉仪视场中心位置；步骤S8：迭代操作步骤S6和步骤S7，直至所述干涉仪出射波前会聚点落在所述像面反射镜上，同时所述干涉仪出射波前会聚光和返回会聚光的主光线方向重合；步骤S9：调整所述像面反射镜离开光学系统像面的位置，并采用所述干涉仪检测所述光学系统像面待测视场的离焦量。2.根据权利要求1所述的一种光学系统像面离焦量的检测方法，其特征在于，所述光学系统包括透射式光学系统或者反射式光学系统。3.根据权利要求1所述的一种光学系统像面离焦量的检测方法，其特征在于，步骤S8中所述干涉仪出射波前会...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏财，苏东奇，胡春晖，张冬旭，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22