使用密度梯度滤光片检查光波表面的系统技术方案

本发明专利技术的技术领域是用于检查源自光学设备(1)的光波表面的系统，所述光学设备包括出瞳(3)，所述检查系统包括光学测量头(10)和计算机(20)，该计算机用于处理从所述光学测量头输出的图像。光学测量头包括：密度梯度滤光片(11)，密度在两个空间方向上周期性变化，矩阵阵列，其至少包括四个相同的正方形透镜，其具有相同的焦距并被对称布置，以及光电检测器的矩阵阵列(13)，四个透镜中的每一个在后一矩阵阵列的平面中形成来自通孔的图像。图像处理计算机包括计算装置，所述计算装置允许计算出瞳平面内的波表面Δ(x，y)的偏导数。y)的偏导数。y)的偏导数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用密度梯度滤光片检查光波表面的系统
[0001]本专利技术的
是测量和检查光波表面。许多
都需要对波的表面进行检查。将更具体地但非详尽地提及光学表面或光学系统的质量控制，以及从天文学到眼科等领域使用的自适应光学的检查。
[0002]光学表面的质量控制是非常广泛的领域，包括单个光学组件的计量、复杂光学系统的校准或激光束质量的评估。它覆盖可见光、红外或紫外光谱区域。目前使用的测量仪器是干涉仪，其需要开发笨重的系统或者开发更紧凑但精度和分辨率较差的波前传感器。这方面的附加信息可以在D.Malacara的题为“Optical Shop Testing(光学车间检测)”，第三版,Wiley 2007的著作中找到。
[0003]用于天文学的大型望远镜具有需要波前传感器的自适应光学系统。这些系统不一定非常适合观测诸如星系或球状星团的扩展对象。此外，这些系统可以包括从激光束获得的人造星。在这种情况下，自适应光学系统必然是复杂的，因为它们包括与人造星数量相同的波前传感器。关于这一主题的其他信息可以在以下出版物中找到：
[0004]‑
J.W.Hardy,J.E.Lefebvre,C.L.Kolioupoulos，题为“Real
‑
time atmospheric compensation(实时大气补偿)”，J.Opt.Soc.Am.Vol.67,p.360
‑
369(1977)
[0005]‑
R.V.Shack,B.C.Platt，题为“Production and use of a lenticular Hartmann screen(透镜式哈特曼屏幕)”，J.Opt.Soc.Am.Vol.61,p.656(1971)
[0006]‑
J.Primot,N.Gu
é
rineau，题为“Extended Hartmann test based on the pseudoguiding property of a Hartmann mask completed by a phase chessboard(基于由相位棋盘完成的哈特曼掩模的伪引导特性的扩展哈特曼测试)”，出版在Applied Optics vol.39,p.5715
‑
5720(2000)。
[0007]在眼科学中，还使用基于使用点激光源的自适应光学系统，这可能会带来其他使用问题。J.Lang,B.Grimm,S.Goelz,J.F.Bille的，题为“Objective measurement of wave aberrations of the human eye with the use of a Hartmann
‑
Shack wave
‑
front sensor(用哈特曼
‑
夏克波前传感器来客观测量人眼的波像差)”，出版在J.Opt.Soc.Am.A,vol.11,p.1949
‑
2685(1994)的出版物包含关于这一主题的其他信息。
[0008]根据本专利技术的用于检查光波表面的系统不表现出上述缺点。它包括光学头和图像处理系统，所述光学头仅包括易于生产的光学元件。更具体地，本专利技术的主题是用于检查源自光学设备的光波表面的系统，所述光学设备包括出瞳，所述检查系统包括光学测量头和计算机，该计算机用于处理来自所述光学测量头的图像，其特征在于
[0009]‑
所述光学测量头包括：
[0010]o密度梯度滤光片，其在与光学测量头的光轴垂直的标记为(x'，y')的平面内，所述滤光片的透射率T(x'，y')由以下等式控制：
[0011][数学公式1][0012][0013]p
x
和p
y
表示分别取决于(x'
‑
y')和(x'+y')的两个正弦函数的周期
[0014]o由具有正方形形状和相同焦距的相同透镜组成的矩阵框架，所述矩阵框架包括至少四个透镜，四个透镜中一个透镜的每个中心布置在穿过出瞳的中心和密度梯度滤光片的点O'M'(i，j)的轴线上，以便在标记为(x'，y')的平面内，
[0015][数学公式2][0016][0017]i和j能够采用值
‑
1和+1，m和n为正整数。
[0018]o光电检测器阵列，四个透镜中的每一个在该阵列的平面上形成瞳孔的图像，这些图像被标记为I”k
(x,y)，k从1到4变化；
[0019]‑
图像处理计算机包括计算装置，该计算装置用于计算出瞳的平面内的波表面Δ(x，y)的偏导数和这些偏导数等于
[0020][数学公式3][0021][0022][数学公式4][0023][0024]A、B和C为常数，其取决于光学测量头的几何参数。
[0025]有利地，当光学设备是物镜时，其焦平面位于透镜的矩阵框架的平面中。
[0026]有利地，当光学设备是无焦系统时，光学测量头包括附加光学元件，该附加光学元件布置在出瞳中，使得所述附加光学元件的焦平面位于透镜的矩阵框架的平面中。
[0027]有利地，矩阵框架至少包括第二四透镜组。
[0028]有利地，两个周期px和py相等。
[0029]阅读以下通过非限制性示例给出的描述和附图，将更好地理解本专利技术，并且其他优点将变得显而易见，其中：
[0030][图1]示出了根据本专利技术的检查系统的总体视图；
[0031][图2]示出了根据本专利技术的检查系统的光学测量头；
[0032][图3]示出了根据本专利技术的密度梯度滤光片的最大值和最小值；
[0033][图4]示出了根据本专利技术的滤光片的中心部分的水平曲线；
[0034][图5]示出了根据本专利技术的矩阵框架的透镜的第一分布；
[0035][图6]示出了根据本专利技术的矩阵框架的透镜的第二分布；
[0036][图7]示出了根据本专利技术的矩阵框架的透镜的第三分布；
[0037][图8]示出了根据本专利技术的矩阵框架的透镜的第四分布。
[0038]在图1中示出了根据本专利技术的用于检查光波表面的系统的总览。它基本上包括光学头10和图像处理计算机20。光学头包括光电检测器阵列13。其连接到第一显示设备21，该第一显示设备显示来自光电检测器阵列的图像。以相同方式，图像处理计算机包括第二显示设备22，该第二显示设备用于(除其他外)显示处理的图像和处理所需的信息。
[0039]该系统旨在检查光学设备1。它从发光物体2或光源形成发光图像。当光学设备是物镜时，该图像是真实的。当设备是无焦系统时，图像在无限远处。如将在说明书的其余部分中看到的，根据本专利技术的检查系统能够检查这两种类型的光学设备。在图1的情况下，光学设备是物镜。
[0040]光学设备1包括瞳孔3。检查系统的目的是测量发光图像的波表面，该发光图像是由光学设备在该瞳孔处给出的。瞳孔的形状通常是圆形的。在适用的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于检查源自光学设备(1)的光波表面的系统，所述光学设备包括出瞳(3)，所述检查系统包括光学测量头(10)和计算机(20)，所述计算机用于处理来自所述光学测量头的图像，其特征在于所述光学测量头包括：密度梯度滤光片(11)，其在与所述光学测量头的光轴垂直的标记为(x'，y')的平面内，所述滤光片的透射率T(x'，y')由以下等式控制：p
x
和p
y
表示分别取决于(x'
‑
y')和(x'+y')的两个正弦函数的周期，由具有正方形形状和相同焦距的相同透镜(12)组成的矩阵框架，所述矩阵框架包括至少四个透镜，所述四个透镜中一个透镜的每个中心布置在穿过所述出瞳的中心和所述密度梯度滤光片的点O'M'(i，j)的轴线上，以便在所述标记为(x'，y')的平面内，i和j能够采用值
‑
1和+1，m和n为正整数，光电检测器阵列(13)，所述四个透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯，
申请(专利权)人：法国蓝色海岸天文台蔚蓝海岸大学格勒诺布尔阿尔卑斯大学，
类型：发明
国别省市：