The invention provides a subaperture stitching detection technique and device for large aperture planar optical elements. When the optical component is measured by the technique, the basic device comprises a plurality of pinhole cameras, a planar optical element and a display. A series of sinusoidal coded periodic patterns are displayed on the display, which are collected by a plurality of pinhole cameras after reflection by the measured surface. To avoid interference after the surface reflected light, using spectral estimation algorithm to calculate the coordinates of the reflected light in the plane of the display, and a ray tracing for reference coordinate is introduced as a reference method to realize the reference surface and the surface to be measured accurately to reset, deduction system error testing system. The slope data obtained by multi camera uses sub aperture stitching algorithm to obtain the slope distribution of the measured aperture, and then the surface distribution of the large aperture planar optical element is obtained. The designed testing device has simple structure, good seismic performance and high testing accuracy. It can provide a new idea for on-line inspection of large aperture planar optical components.
【技术实现步骤摘要】
大口径平面光学元件面形的子孔径拼接检测技术及装置
本专利技术涉及一种相位测量偏折术(PMD,PhaseMeasuringDeflectometry)进行光学元件面形检测的
,特别是一种基于子孔径拼接技术(Sub-apertureStitching)实现大口径平面光学元件面形精密检测的相位测量偏折术。
技术介绍
干涉测量技术作为一种可行并常用的非接触,高精度的表面检测技术已有一个世纪的历史。其被广泛应用的原因主要有:(1)测量中高度相位映射关系简单直接,(2)由于测量的对象由波长进行度量,使得它有很高的测量精度。但其测量大口径元件面形时,对环境要求非常苛刻,通常需要在控制的实验室环境才能进行准确检测,对元件在线状态和相应变化过程的精密检测非常困难,在测量自由曲面时通常需要补偿镜或者CGH,使得干涉测量术非常不灵活并且价格昂贵。因此,科研工作者对不同的方法进行了研究。一种可行的思路是测量光束进入反射面之后的光束偏折,从而得出反射面的面形。基于这种偏折术原理的方法有傅科刀口边缘检测法以及夏克-哈特曼传感器。最近提出的可以实现高分辨率全场测量的方法为相位测量偏折术(Phasemeasuringdeflectometry),该方法是基于光栅反射法的原理,而使用相移条纹对二值光栅替换(InternationalSocietyforOpticsandPhotonics,2004:366-376.),具有非常高的灵敏度和比拟于干涉方法的精度,而且可用于工作环境,动态范围大,能实现在线光学元件面形的精密检测。与该方法相类似,但有不同的命名的方法有:美国亚利桑那光学中心 ...
【技术保护点】
大口径平面光学元件面形的子孔径拼接检测技术及装置,其特征在于:包括多个相机组成图像采集系统,显示器作为条纹投影设备的系统装置,其次,各相机拍摄得到变形条纹,条纹变形反映各点的位置坐标由谱估计算法得出,同时在调整被测平面光学元件和参考平面元件时引入参考坐标面,实现被测平面光学元件和参考平面光学元件经调整装置的精确复位,被测平面光学元件数据在扣除参考平面光学元件面形数据后就得到单一口径上的面形,在多相机测量得到各自拍摄的对应子孔径区域上的斜率数据后,再通过子孔径斜率拼接算法得到全孔径上的斜率数据,进而重构得到全孔径面形分布。
【技术特征摘要】
1.大口径平面光学元件面形的子孔径拼接检测技术及装置,其特征在于:包括多个相机组成图像采集系统,显示器作为条纹投影设备的系统装置,其次,各相机拍摄得到变形条纹,条纹变形反映各点的位置坐标由谱估计算法得出,同时在调整被测平面光学元件和参考平面元件时引入参考坐标面,实现被测平面光学元件和参考平面光学元件经调整装置的精确复位,被测平面光学元件数据在扣除参考平面光学元件面形数据后就得到单一口径上的面形,在多相机测量得到各自拍摄的对应子孔径区域上的斜率数据后,再通过子孔径斜率拼接算法得到全孔径上的斜率数据,进而重构得到全孔径面形分布。2.根据权利要求1所述的大口径平面光学元件面形的子孔径拼接检测技术及装置,其特征在于使用谱估计算法计算各相机拍摄到变形条纹中各点在显示器面上的位置坐标。具体形式如下:在用显示器投影正弦条纹后,如果把待测光学元件后表面反射的信号看作干扰项,由CCD探测到的光强信号可表示为:Iobs(k)=Isignal(k)+Ijammer(k)(1)其中Iobs表示CCD像素点探测到的总光强,Isignal表示有用信号,Ijammer表示干扰信号(Thejammer),k表示相移步数。若下标“1”代表有用信号,下标“2”代表干扰信号,结合条纹编码,以竖条纹为例,公式(1)又可进一步表示为其中分别为有用信号和干扰信号的背景光强,M1,M2是相应的振幅调制,分别为前后表面反射对应的显示器投影点的X方向坐标,p为显示器上的条纹周期长度,是与相移步数k相关的附加相移量。设wS是屏幕宽度,则归一化的X坐标为此时,代表显示器左边缘,代表显示器右边缘。公式(2)可写作ws/p是显示器上的条纹总数,用τ表示,视为归一化条纹空间频率。合并常数项,于是其中,为叠加条纹的背景光强。采用N步相移法,进一步忽略相移项,则叠加信号可由下列式子简单表示如果将τ(条纹空间频率)看作自变量,那么,PMD计算斜率需要的显示器投影点的归一化位置信息和可以看作是两个周期信号的频率,CCD上任意像素探测到的光强信号I本质上就是两个叠加的周期信号,后表面反射引起的干扰信号的算法分离问题实质上就是两个周...
【专利技术属性】
技术研发人员:李大海,鄂可伟,王琴,章涛,
申请(专利权)人:四川大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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