本发明专利技术是一种大口径光学系统波前的检测装置，包括干涉仪、五维调整台、数控转台、数控电动位移台、标准自准直平面镜、二维调整架、计算机控制和数据处理系统，其特点在于：将大口径光学系统波前划分成多个子孔径波前，由干涉仪和标准自准直平面镜检测大口径光学系统的子孔径波前，通过数控转台和数控电动位移台控制标准平面镜运动，对子孔径进行扫描，并由干涉仪检测记录子孔径波前，使检测的子孔径波前覆盖整个大口径光学系统，由计算机控制和数据处理系统通过算法将子孔径波前拼接，得到大口径光学系统全孔径波前，完成对大口径光学系统波前检测。本发明专利技术结构简单、成本低，能检测≥1000mm的大口径光学系统波前像质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种大口径光学系统波前的检测装置，特别是一种检测大口径 (彡1000mm)光学系统波前的装置。
技术介绍
光学系统性能及其质量，可由光学系统波前像差值和其RMS值定量描述。因此光学系统装调时需要对其波前进行检测，传统光学系统波前检测方法采用自准直方法，该方法需要口径与被检光学系统口径相当的标准平面镜，当被检光学系统很大时1000mm)， 大口径标准平面镜制造周期长、成本高、调整困难且运输存在安全风险，因此传统自准直法不适用于检测大口径光学系统波前。张维和曹益平等人提出了用夏克-哈特曼作为波前传感器，结合五棱镜扫描方法检测大口径光学系统波前(“一种大型望远镜波前检测方法”，张维，曹益平，强激光与粒子束，18卷2期205-209页，2006年)。由于该方法用五棱镜扫描检测被检光学系统波前斜率，再用算法拟合来得到光学系统波前，只能检测被检光学系统低频信息，高频信息丢失。汪利华等提出了用干涉仪作为波前传感器，结合五棱镜扫描子孔径拼接方法检测大Π径光学系统波前(“Sub-aperture stitching with scanning pentaprism testing optical wave-front", Wang Lihua, Yang Wei, Li Lei, SPIE，V01.7654，76540Y-1，2010)， 该方法用五棱镜扫描检测大口径光学系统子孔径波前，再用拼接算法将子孔径波前拼接， 来完成对光学系统波前检测。该方法保留了被检光学系统波前高频信息，但由于光学加工限制加工大口径(》200mm)五棱镜成本高，精度难以控制，给检测过程中引入的像差除去复杂，影响了检测精度。付跃刚等提出了用子孔径拼接的方法检测宽光束波前(“宽光束波前测量子孔径拼接方法研究”，付跃刚，刘志颖，张磊，李萍等，仪器与仪表学报，26卷8期增刊205-206页， 2005年)，采用移动小口径干涉仪子孔径扫描采样，干涉仪为高精度、高灵敏性检测设备， 对于大口径光学系统，子孔径数较多，频繁移动干涉仪调整困难，增加检测时间，同时移动干涉仪会弓I入误差从而降低检测精度。中国专利申请号“200810030816. 3”设计了一种检测大型光学镜面的子孔径拼接工作站，中国专利申请号“200510116819. 5”设计了一种检测大口径抛物面镜检测系统。这两种专利的核心均是子孔径拼接检测方法，但他们所设计的工作站和检测系统均是针对大口径光学元件，而不能检测大口径光学系统。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是克服现有的检测大口径光学系统波前技术，成本高、机械结构复杂、调整困难、精度低且存在安全风险。提供一种成本低、结构简单、快速高精度能检测大口径光学系统波前的装置及方法。为实现所述目的，本专利技术用于大口径光学系统波前装置的技术方案是包括干涉仪、五维调整台、标准自准直平面镜、数控电动位移台、数控转台、计算机控制和数据处理系统和二维调整台，其中干涉仪位于五维调整台上，大口径光学系统放置于干涉仪和标准自准直平面镜中间，干涉仪发出的光经大口径光学系统到达标准自准直平面镜，沿原光路返回干涉仪形成干涉，从而对大口径光学系统此处波前子孔径进行扫描采样；标准自准直平面镜安装在二维调整台上，二维调整台垂直安装在数控电动位移台上，在数控转台的径向安装数控电动位移台；数控转台和数控电动位移台控制标准自准直平面镜运动，二维调整架用于对标准自准直平面镜进行调整，使标准自准直平面镜与干涉仪和被检的大口径光光学系统组成的准直光路；计算机控制和数据处理系统的通讯接口分别与干涉仪的通讯接口、数控电动位移台的通讯接口和电动导轨的通讯接口连接，计算机控制和数据处理系统按照子孔径规划布局控制数控电动位移台和电动导轨，并使数控电动位移台和电动导轨按规划的路径运动；数控电动位移台带动标准自准直平面镜在径向移动，在径向对大口径光学系统的子孔径扫描采样；计算机控制和数据处理系统，用于控制干涉仪对子孔径数据采样，并根据子孔径拼接算法对子孔径数据进行拼接，得到大口径光学系统的波前子孔径。本专利技术的原理是将大口径光学系统波前划分成多个子孔径波前，由干涉仪和标准自准直平面镜检测大口径光学系统的子孔径波前，通过数控转台和数控电动位移台控制标准平面镜运动，对子孔径进行扫描，并由干涉仪检测记录子孔径波前，使检测的子孔径波前覆盖整个大口径光学系统，由计算机控制和数据处理系统通过子孔径拼接算法将子孔径波前拼接，得到大口径光学系统波前，完成对大口径光学系统波前的检测。将大口径光学系统波前分割成多个子孔径波前，相邻子孔径波前数据有20%重叠区域，且这些子孔径波前数据叠加能覆盖光学系统波前全孔径。干涉仪和自准直标准平面镜，对子孔径扫描数据采样。采样完成后，消除不同子孔径间的相对误差对其拼接，得到被检光学系统全孔径波前，完成对大口径波前的检测。本专利技术与现有技术相比有如下优点1.本专利技术所公开的检测大口径光学系统波前装置，与传统自准直检测光学系统波前方法相比，不需要与被检光学系统口径相当的大口径平面镜，采用小口径标准平面镜对子孔径扫描采样，通过拼接方法即可得到光学系统波前。该方法具成本低、避免了大口径平面镜运输和安装安全风险，同时有保留了自准直检测的高精度。2.本专利技术所公开的检测大口径光学系统波前装置，与五棱镜扫描法相比，保留了被检光学系统波前全部信息，避免了被检光学系统高频信息损失。平面镜调整自由度少，结构简单。3.本专利技术所公开的检测大口径光学系统波前装置，与五棱镜扫描结合子孔径拼接方法相比，平面镜引入的波前误差标定简单，容易去除，检测精度高。4.本专利技术所公开的检测大口径光学系统波前装置，与付跃刚提出的宽光束波前子孔径拼接检测方法相比，采用计算控制电动位移台和数控转台运动，带动自准直平面镜扫描采样，比移动干涉仪子孔径采样，效率高，也避免了干涉仪移动子孔径标准的改变引起的误差。5.本专利技术所公开的检测大口径光学系统波前装置，与中国专利申请号 "200810030816. 3”和“200510116819. 5”相比，都是基于子孔径拼接算法为核心，而所提到的这两项专利只能检测光学元件面形，不能检测大口径光学系统波前。附图说明图1为本专利技术检测大口径光学系统波前装置示意图；图2为本专利技术中数控转台结构示意图；图3为本专利技术中数控电动位移台结构示意图；图4为本专利技术中自准直标准平面镜结构示意图；图5为本专利技术中由数控转台、数控电动位移台和自准直标准平面镜组成的子孔径扫描采样机械结构示意图；图6为本专利技术中相邻具有重叠区域两子孔径示意图；图7为本专利技术中子孔径规划布局结构意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，为检测大口径光学系统波前装置结构示意图。包括干涉仪1、五维调整台2、标准自准直平面镜4、数控电动位移台5、数控转台6、计算机控制和数据处理系统7 及二维调整架8。，其中干涉仪1位于五维调整台2上，大口径光学系统3放置于干涉仪1和标准自准直平面镜4中间，干涉仪1发出的光经大口径光学系统3到达标准自准直平面镜4，沿原光路返回干涉仪1形成干涉，从而对大口径光学系统3此处波前子孔径进行扫描采样；标准自准直平面镜4安装在二维调整台本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汪利华，杨伟，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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