大口径平面镜的中、低阶面形检测装置、系统及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大口径平面镜的低阶面形检测装置、大口径平面镜的中阶面形检测装置、大口径平面镜的中低阶面形检测系统、装置、及计算机可读存储介质，其中，低阶面形检测装置和中阶面形检测装置均利用相同的瑞奇‑康芒的光路架构，以微透镜阵列和相机形成类似HASO波前传感器的检测部件检测低阶面形数据，进而获得大口径平面镜的低阶面形，简化了低阶面形检测的难度和成本，而以相机和孔径遮挡板配合中介面形数据，进而个获得大口径平面镜的中阶面形数据，避免中阶面形检测受环境震动的影响并降低检测成本。且本发明专利技术中还利用中阶面形检测装置和低阶面形检测装置相结合，实现大口径平面镜中低面形检测。

【技术实现步骤摘要】
大口径平面镜的中、低阶面形检测装置、系统及存储介质
本专利技术涉及平面镜面形检测
，特别是涉及一种大口径平面镜的低阶面形检测装置、大口径平面镜的中阶面形检测装置、大口径平面镜的中低阶面形检测系统、装置、及计算机可读存储介质。
技术介绍
黑洞、暗物质与暗能量、宇宙起源、天体起源、宇宙生命起源等天文学界研究的热点科学目标，需借助大口径望远镜获得更高的集光面积(与口径平方成正比)与分辨率(与口径成正比)等技术手段。大口径平面镜作为大口径望远镜的关键器件，其镜面尺寸也随之加大、所承担的功能也日益增多。对于大口径平面镜的低阶面形检测，可采用扫描五棱镜、相位偏折术等轮廓测量方法，而高频分量可采用粗糙度仪或原子力显微镜，但整个检测设备光路结构复杂，不便于在望远镜拼接环境中测量。针对大口径平面镜的中阶面形检测，则需要进行子孔径检测。离散子孔径测量方法是将大口径平面镜的波前划分为若干互不重叠的区域进行检测，继而获得全口径的面形。为了合理地降低离散相位子孔径检测中子孔径数量，可以使用平面干涉仪采集波前数据。但平面干涉仪的造价随着口径增大而急剧升高，同时对外界振动也十分敏感，限制了其应用的范围与工作环境。瑞奇-康芒法是用于标准球面镜的形成的会聚光路的检测方法，使得对同一大口径平面镜采集波前数据测量的平面干涉仪的口径大大降低，进而降低平面干涉仪的成本。综上所述，离散子孔径与瑞奇-康芒法的结合可以大幅降低大口径平面镜中阶面形检测成本，提升效率以及扩宽检测的应用场景，但是也并不能解决瑞奇-康芒法测量过程中对外界振动敏感的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种大口径平面镜的低阶面形检测装置，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、相机以及处理器；所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相位变换板位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；所述微透镜阵列位于所述相位变换板的出射光路上，且和所述相位变换板的距离等于所述微透镜阵列的焦距；所述相机位于所述微透镜阵列的出射光路上；其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射依次经过所述相位变换板、所述微透镜阵列入射至所述相机；所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束的波前斜率；所述处理器和所述相机相连，用于根据各个所述离散子孔径对应的所述波前斜率获得所述待测平面镜的低阶面形。本专利技术还提供了一种大口径平面镜的中阶面形检测装置，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、孔径遮挡板、相机和处理器；所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相机位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射至所述相机；当所述球面反射镜边缘位置设置所述孔径遮挡板时，所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束对应的遮挡点扩散函数；当所述球面反射镜边缘位置未设置所述孔径遮挡板时，所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束对应的点扩散函数；所述处理器和所述相机相连，用于根据所述遮挡点扩散函数和所述点扩散函数获得波前相位，并根据所述波前相位获得所述待测平面镜的中阶面形。本专利技术还提供了一种大口径平面镜的中低阶面形检测系统，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、孔径遮挡板、相机以及处理器；其中，所述激光光源、所述分光镜、所述球面反射镜、所述相位变换板、所述微透镜阵列以及所述相机用于组成如权利要求1所述的大口径平面镜的低阶面形检测装置，检测待测平面镜中各个离散子孔径对应的所述波前斜率；所述激光光源、所述分光镜、所述球面反射镜、所述孔径遮挡板和所述相机用于组成如权利要求2所述的大口径平面镜的中阶面形检测装置，检测所述待测平面镜中各个离散子孔径对应的遮挡点扩散函数和点扩散函数；所述处理器，用于根据所述波前斜率、所述遮挡点扩散函数和所述点扩散函数，获得所述待测平面镜的中低阶面形。本专利技术还提供了一种大口径平面镜的中低阶面形检测方法，应用于如上述的大口径平面镜的中低阶面形检测系统，包括：采集获得待测平面镜中各个离散子孔径区域低阶面形对应的波前斜率，以及中阶面形对应的遮挡点扩散函数和点扩散函数；根据所述遮挡点扩散函数和所述点扩散函数，获得所述待测平面镜的中阶面形对应的波前相位；根据所述波前斜率和所述波前相位，获得所述待测平面镜的中低阶面形。可选地，根据所述波前斜率和所述波前相位，获得所述待测平面镜的中低阶面形包括：根据所述波前斜率获得所述待测平面镜的低阶面形功率谱；根据所述波前相位获得所述待测平面镜的中阶面形功率谱；对所述低阶面形功率谱和所述中阶面形功率谱进行拼接，获得所述待测平面镜的中低阶面形功率谱；根据预先经过神经网络训练获得的面形功率谱和面形泽尼克多项式之间对应关系模型，以及所述中低阶面形功率谱，获得所述待测平面镜的中低阶面形泽尼克多项式。可选地，获得所述对应关系模型的过程包括：基于多个已知泽尼克多项式的平面镜样本，和如权利要求3所述的大口径平面镜的中低阶面形检测系统，采集各个所述平面镜样本的低阶面形对应的波前斜率样本和中阶面形对应的波前相位样本；根据所述波前斜率样本和所述波前相位样本，获得各个所述平面镜样本的中低阶面形功率谱样本；根据各个所述平面镜样本的泽尼克多项式和对应的中低阶面形功率谱样本进行小波神经网络训练，获得所述对应关系模型。可选地，对所述低阶面形功率谱和所述中阶面形功率谱进行拼接，获得所述待测平面镜的中低阶面形功率谱，包括：将所述低阶面形功率谱和所述中阶面形功率谱频率重合空域对应的功率谱大小进行平均值计算，获得所述待测平面镜的中低阶频域重合空域面形功率谱。本专利技术还提供了一种大口径平面镜的中低阶面形检测装置，应用于如上所述的大口径平面镜的中低阶面形检测系统，包括：数据采集模块，用于采集获得待测平面镜中各个子孔径区域低阶面形的波前斜率，以及阶面形的波前相位；面形获得模块，用于根据所述波前斜率和所述波前相位，获得所述待测平面镜的中低阶面形。可选地，所述面形获本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大口径平面镜的低阶面形检测装置，其特征在于，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、相机以及处理器；/n所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相位变换板位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；所述微透镜阵列位于所述相位变换板的出射光路上，且和所述相位变换板的距离等于所述微透镜阵列的焦距；所述相机位于所述微透镜阵列的出射光路上；/n其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射依次经过所述相位变换板、所述微透镜阵列入射至所述相机；所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束的波前斜率；/n所述处理器和所述相机相连，用于根据各个所述离散子孔径对应的所述波前斜率获得所述待测平面镜的低阶面形。/n

【技术特征摘要】
1.一种大口径平面镜的低阶面形检测装置，其特征在于，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、相机以及处理器；
所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相位变换板位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；所述微透镜阵列位于所述相位变换板的出射光路上，且和所述相位变换板的距离等于所述微透镜阵列的焦距；所述相机位于所述微透镜阵列的出射光路上；
其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射依次经过所述相位变换板、所述微透镜阵列入射至所述相机；所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束的波前斜率；
所述处理器和所述相机相连，用于根据各个所述离散子孔径对应的所述波前斜率获得所述待测平面镜的低阶面形。


2.一种大口径平面镜的中阶面形检测装置，其特征在于，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、孔径遮挡板、相机和处理器；
所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相机位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；
其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射至所述相机；
当所述球面反射镜边缘位置设置所述孔径遮挡板时，所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束对应的遮挡点扩散函数；
当所述球面反射镜边缘位置未设置所述孔径遮挡板时，所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束对应的点扩散函数；
所述处理器和所述相机相连，用于根据所述遮挡点扩散函数和所述点扩散函数获得波前相位，并根据所述波前相位获得所述待测平面镜的中阶面形。


3.一种大口径平面镜的中低阶面形检测系统，其特征在于，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、孔径遮挡板、相机以及处理器；
其中，所述激光光源、所述分光镜、所述球面反射镜、所述相位变换板、所述微透镜阵列以及所述相机用于组成如权利要求1所述的大口径平面镜的低阶面形检测装置，检测待测平面镜中各个离散子孔径对应的所述波前斜率；
所述激光光源、所述分光镜、所述球面反射镜、所述孔径遮挡板和所述相机用于组成如权利要求2所述的大口径平面镜的中阶面形检测装置，检测所述待测平面镜中各个离散子孔径对应的遮挡点扩散函数和点扩散函数；
所述处理器，用于根据所述波前斜率、所述遮挡点扩散函数和所述点扩散函数，获得所述待测平面镜的中低阶面形。


4.一种大口径平面镜的中低阶面形检测方法，其特征在于，应...

【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，刘欣悦，李洪文，唐境，
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