波前传感器的参数标定装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种波前传感器的参数标定装置和方法，该装置包括：平面波产生装置；光阑，设置在平面波产生装置与夏克‑哈特曼波前传感器之间，用于对平面波进行约束；位置调整装置，用于对夏克‑哈特曼波前传感器进行角度调整；三轴位移干涉仪，用于测量夏克‑哈特曼波前传感器的角度调整量；及数据处理分析系统，与夏克‑哈特曼波前传感器和三轴位移干涉仪分别连接，用于实时接收夏克‑哈特曼波前传感器在角度调整中的测量数据和三轴位移干涉仪测得的夏克‑哈特曼波前传感器角度调整量，计算夏克‑哈特曼波前传感器的物理参数的测量。本发明专利技术可以测量微透镜阵列到光电探测器之间的距离、安装的倾斜偏差，实现对夏克‑哈特曼波前传感器的标定。

Parameter calibration device and method of wavefront sensor

The invention discloses a parameter calibration device and method for a wavefront sensor, which comprises a plane wave generating device, a diaphragm arranged between the plane wave generating device and the Shack Hartmann wavefront sensor for restraining the plane wave, and a position adjusting device for advancing the Shack Hartmann wavefront sensor. Row Angle Adjustment; Triaxial Displacement Interferometer for Measuring Angle Adjustment of Shack Hartmann Wavefront Sensor; and Data Processing and Analysis System for Real-time Receiving Measurement Data of Shack Hartmann Wavefront Sensor in Angle Adjustment Connected with Shack Hartmann Wavefront Sensor and Triaxial Displacement Interferometer respectively The angle adjustment of Shack Hartmann wavefront sensor measured by three-axis displacement interferometer is calculated, and the physical parameters of Shack Hartmann wavefront sensor are measured. The invention can measure the distance between the microlens array and the photoelectric detector, and realize the calibration of the Shack Hartmann wavefront sensor.

【技术实现步骤摘要】
波前传感器的参数标定装置和方法
本专利技术涉及传感器领域，特别涉及一种波前传感器的参数标定装置和方法。
技术介绍
夏克-哈特曼波前传感器是一种波前检测仪器，主要部件包括微透镜阵列和光电探测器(CCD/CMOS)。波前传感器的测量原理是基于对每个微透镜子孔径内入射前倾斜量的测量，利用每个子孔径内入射波前的倾斜量拼接出整个入射波前的波像差。通常微透镜到光电探测器的距离为微透镜的焦距，但在微透镜的加工、安装过程中存在一定误差，如果按照理论的加工及安装距离计算，就会在最终的波前计算中引入误差。因此在哈特曼波前传感器集成过程中，需要对微透镜的安装误差进行标定，否则将会影响夏克-哈特曼波前传感器的测量精度。
技术实现思路
本专利技术提供一种波前传感器的参数标定装置和方法，以实现对夏克-哈特曼波前传感器物理参数的标定。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种波前传感器的参数标定装置，包括：平面波产生装置，用于产生平面波；光阑，设置在平面波产生装置与夏克-哈特曼波前传感器之间，用于对平面波进行约束；位置调整装置，用于对所述夏克-哈特曼波前传感器进行角度调整；三轴位移干涉仪，用于测量所述夏克-哈特曼波前传感器的角度调整量；以及数据处理分析系统，与所述夏克-哈特曼波前传感器和三轴位移干涉仪分别连接，用于实时接收所述夏克-哈特曼波前传感器在角度调整中的测量数据和三轴位移干涉仪测得的所述夏克-哈特曼波前传感器角度调整量，计算夏克-哈特曼波前传感器的物理参数的测量。作为优选，所述平面波产生装置包括：点光源和与所述点光源对应设置的准直透镜。作为优选，所述平面波产生装置采用ZYGO干涉仪。作为优选，所述角度调整包括绕X向调整和/或绕Y向调整。作为优选，还包括向所述三轴位移干涉仪提供测试光的测试光源。作为优选，还包括平面反射镜，所述平面反射镜固定在所述夏克-哈特曼波前传感器上、与所述三轴位移干涉仪相对的一侧。作为优选，所述夏克-哈特曼波前传感器的物理参数包括所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列相对于光电探测器安装的倾斜偏差、微透镜阵列与光电探测器之间的距离及所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜测量精度中的一种或多种。本专利技术还提供一种波前传感器的参数标定方法，采用所述的波前传感器的参数标定装置，包括：步骤1：平面波入射至夏克-哈特曼波前传感器，利用所述夏克-哈特曼波前传感器记录初始位置的光斑阵列；步骤2：对所述夏克-哈特曼波前传感器进行倾斜角度调整，利用干涉仪测量所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜调整量，并利用所述夏克-哈特曼波前传感器记录调整后的光斑阵列；步骤3：根据所述初始位置的光斑阵列和所述调整后的光斑阵列变化计算所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列相对光电探测器安装的倾斜偏差。作为优选，所述步骤3具体为：当绕Y向调整所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜角度时，所述干涉仪测量得到所述夏克-哈特曼波前传感器绕Y向调整量δθy，对所述初始位置的光斑阵列和所述调整后的光斑阵列中对应位置的光斑的X向位置取差值计算得到每个光斑在X向的移动量δx1，…，δxn，再计算由微透镜阵列倾斜引起的相邻光斑的偏移量偏差δd1，…，δdn，其中n表示光斑阵列中光斑的数量，δdn＝δxn-δxn-1；根据所述相邻光斑的偏移量偏差δd1，…，δdn和微透镜阵列的周期PL计算所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列相对光电探测器安装的倾斜偏差：作为优选，所述参数标定方法还包括步骤4：根据计算得到的每个光斑在X向的移动量δx1，…，δxn计算整体光斑在X向的平移量δx，根据所述整体光斑沿X向的平移量δx及所述夏克-哈特曼波前传感器绕Y向调整量δθy计算所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列与光电探测器之间的理论距离L：再结合所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列相对光电探测器安装的倾斜偏差和所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列与光电探测器之间的理论距离L，计算所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列与光电探测器之间的实际距离。作为优选，计算整体光斑在X向的平移量δx具体为：将所有光斑在X向的移动量δx1，…，δxn取平均值。作为优选，所述标定方法还包括：对所述夏克-哈特曼波前传感器进行多次倾斜调整，在每次倾斜调整后均分别利用所述夏克-哈特曼波前传感器测量所述平面波相对夏克-哈特曼波前传感器的入射角度和利用所述干涉仪测量所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜角度；计算多个不同倾斜位置下，所述平面波相对夏克-哈特曼波前传感器的入射角度的变化量δθHi及所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜角度变化量δθIi，再计算所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜测量精度δθ：其中n表示倾斜调整次数。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的结构简单，操作方便；2、本专利技术可以实现对微透镜阵列与光电探测器的间距的标定；3、本专利技术实现对微透镜阵列与光电探测器之间的安装倾斜进行标定；4、本专利技术可以实现对夏克-哈特曼波前传感器的倾斜测量精度的检测；5、本专利技术利用三轴位移干涉仪实现对角度调整量的精确测量。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式中波前传感器的参数标定装置的结构示意图；图2为本专利技术一具体实施方式中三轴位移干涉仪的测量原理图；图3a～3b为本专利技术一具体实施方式中测量微透镜阵列与光电探测器间距的原理示意图；图4a～4b为本专利技术一具体实施方式中测量微透镜阵列相对光电探测器倾斜量的原理示意图。图中所示：1-平面波产生装置、101-第一光斑阵列、102-第二光斑阵列、2-光阑、3-夏克-哈特曼波前传感器、31-微透镜阵列、32-光电探测器；4-波前传感器位置调整装置、5-平面反射镜、6-三轴位移干涉仪、61-第一测量光孔、62-第二测量光孔、63-第三测量光孔、7-测试光源、8-数据处理分析系统。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本专利技术附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1所示，本专利技术的波前传感器的参数标定装置，包括：平面波产生装置1、光阑2、夏克-哈特曼波前传感器3、波前传感器位置调整装置4、平面反射镜5、三轴位移干涉仪6、测试光源7以及数据处理分析系统8。其中，所述平面波产生装置1用于产生平面波，所述光阑2设置在平面波产生装置1与夏克-哈特曼波前传感器3之间，用于对平面波进行约束，所述波前传感器位置调整装置4用于对所述夏克-哈特曼波前传感器3进行角度调整，所述平面反射镜5固定在所述夏克-哈特曼波前传感器3上、与所述三轴位移干涉仪6相对的一侧；所述三轴位移干涉仪6用于测量所述夏克-哈特曼波前传感器3的调整倾斜量，所述测试光源7用于向所述三轴位移干涉仪6投射测试光，该测试光经平面反射镜5反射后投射到所述三轴位移干涉仪6。所述数据处理分析系统8与所述夏克-哈特曼波前传感器3和三轴位移干涉仪6分别连接，实时检测夏克-哈特曼波前传感器3和三轴位移干涉仪6的数据，从而实现对夏克-哈特曼波前传感器3的物理参数的测量。进一步的，所述夏克-哈特曼波前传感器3的物理参数包括所述夏克-哈特曼波前传感器3中微透镜阵列31相对于光电探测器32安装的倾斜偏差、微透镜阵列31与光电探测器32之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波前传感器的参数标定装置，其特征在于，包括：平面波产生装置，用于产生平面波；光阑，设置在平面波产生装置与夏克‑哈特曼波前传感器之间，用于对平面波进行约束；位置调整装置，用于对所述夏克‑哈特曼波前传感器进行角度调整；三轴位移干涉仪，用于测量所述夏克‑哈特曼波前传感器的角度调整量；以及数据处理分析系统，与所述夏克‑哈特曼波前传感器和三轴位移干涉仪分别连接，用于实时接收所述夏克‑哈特曼波前传感器在角度调整中的测量数据和三轴位移干涉仪测得的所述夏克‑哈特曼波前传感器角度调整量，计算所述夏克‑哈特曼波前传感器的物理参数。

【技术特征摘要】
1.一种波前传感器的参数标定装置，其特征在于，包括：平面波产生装置，用于产生平面波；光阑，设置在平面波产生装置与夏克-哈特曼波前传感器之间，用于对平面波进行约束；位置调整装置，用于对所述夏克-哈特曼波前传感器进行角度调整；三轴位移干涉仪，用于测量所述夏克-哈特曼波前传感器的角度调整量；以及数据处理分析系统，与所述夏克-哈特曼波前传感器和三轴位移干涉仪分别连接，用于实时接收所述夏克-哈特曼波前传感器在角度调整中的测量数据和三轴位移干涉仪测得的所述夏克-哈特曼波前传感器角度调整量，计算所述夏克-哈特曼波前传感器的物理参数。2.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，所述平面波产生装置包括：点光源和与所述点光源对应设置的准直透镜。3.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，所述平面波产生装置采用ZYGO干涉仪。4.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，还包括向所述三轴位移干涉仪提供测试光的测试光源。5.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，还包括平面反射镜，所述平面反射镜固定在所述夏克-哈特曼波前传感器上与所述三轴位移干涉仪相对的一侧。6.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，所述角度调整包括绕X向调整和/或绕Y向调整。7.如权利要求1所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，所述夏克-哈特曼波前传感器的物理参数包括所述夏克-哈特曼波前传感器中微透镜阵列相对于光电探测器安装的倾斜偏差、微透镜阵列与光电探测器之间的距离及所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜测量精度中的一种或多种。8.一种波前传感器的参数标定方法，采用如权利要求1～7任意一项所述的波前传感器的参数标定装置，其特征在于，包括：步骤1：平面波入射至夏克-哈特曼波前传感器，利用所述夏克-哈特曼波前传感器记录初始位置的光斑阵列；步骤2：对所述夏克-哈特曼波前传感器进行倾斜角度调整，利用干涉仪测量所述夏克-哈特曼波前传感器的倾斜调整量，并利用所述夏克-哈特曼波前传感器记录调整后的光斑阵列；步骤3：根据所述初始位置的光斑阵列和所述调整后的光斑阵列变化计算所述夏克-哈特曼波前传...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟思洪，何经雷，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31