CN113125121A - 透镜球差测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透镜球差测量系统及方法，该系统包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；光源产生装置，用于产生单色均匀的平行光；第一轴锥镜、第二轴锥镜和被测透镜沿探测光束的传输方向依次共光轴布置；光电探测器的感光面位于被测透镜的焦点处，且与被测透镜的光轴垂直；光电探测器，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置。通过改变第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，来改变入射到所述被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，从而快速测量边缘离光轴的高度不同的探测光束入射时被测透镜的球差。

Description

透镜球差测量系统及方法

技术领域

本申请属于光学元件测量技术领域，尤其涉及一种透镜球差测量系统及方法。

背景技术

球差是最基本的几何像差，是限制光学系统分辨本领的主要因素。

目前，球差测量通常采用哈特曼测量法。哈特曼测量法是基于几何光学原理，由准直系统出射的平行光经过具有若干不同高度的小孔光阑的哈特曼光阑后，在焦点附近与两个截面相交并得出其坐标，利用光线追迹轨迹进行球差的测量，其操作繁复，测量工作繁重，测量效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种透镜球差测量系统及方法，旨在解决球差测量的测量效率低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种透镜球差测量系统，其特征在于，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；

所述光源产生装置，用于产生探测光束；所述探测光束为单色均匀的平行光；所述光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；

所述第一轴锥镜、所述第二轴锥镜和所述被测透镜沿所述探测光束的传输方向依次共光轴布置；所述第一轴锥镜的底面和所述第二轴锥镜的底面相对布置，或者，所述一轴锥镜的锥面和所述第二轴锥镜的锥面相对布置；所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离可调；所述第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；

所述光电探测器的感光面位于所述被测透镜的焦点处，且与所述被测透镜的光轴垂直；

所述光电探测器，用于检测到达所述感光面的探测光束的光强分布信息，将所述光强分布信息发送给所述控制装置。

本发明实施例的第二方面提供了一种透镜球差测量方法，应用于上述第一方面所述的透镜球差测量系统，包括：

调节遮光板，以使所述遮光板遮挡部分的探测光束；

移动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离；

通过控制装置记录每个指定距离时所述光电探测器检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；所述指定距离对应的等效光阑为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

本发明实施例的第三方面提供了一种透镜球差测量方法，应用于上述第一方面所述的透镜球差测量系统，包括：

调节遮光板，以使所述遮光板遮挡部分的探测光束；

控制致动器驱动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜移动，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离；

通过控制装置记录每个指定距离时所述光电探测器检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，所述控制装置根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；所述指定距离对应的等效光阑为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

本发明提出一种透镜球差测量系统，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；光源产生装置，用于产生探测光束；探测光束为单色均匀的平行光；光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；第一轴锥镜、第二轴锥镜和被测透镜沿探测光束的传输方向依次共光轴布置；第一轴锥镜的底面和第二轴锥镜的底面相对布置，或者，一轴锥镜的锥面和第二轴锥镜的锥面相对布置；第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离可调；第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；光电探测器的感光面位于被测透镜的焦点处，且与被测透镜的光轴垂直；光电探测器，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置。通过改变第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，来改变入射到所述被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，从而快速精确测量边缘离光轴的高度不同的探测光束入射时被测透镜的球差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的透镜球差测量系统的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的透镜球差测量系统的结构示意图；

图3(a)和图3(b)是本发明一个实施例提供的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；图3(a)是半径不大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；图3(b)是半径大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；

图3(c)是本发明一个实施例提供的第一轴锥镜和第二轴锥镜等效的光阑示意图；

图4(a)和图4(b)是本发明另一个实施例提供的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；图4(a)是半径不大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；图4(b)是半径大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图；

图4(c)是本发明另一个实施例提供的第一轴锥镜和第二轴锥镜等效的光阑示意图；

图5是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的实现流程图；

图6是本发明另一个实施例提供的透镜球差测量方法的实现流程图；

图7是探测光束经过被测透镜时的光路示意图；

图8是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的仿真实验示意图；

图9是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的测量值与理论计算值的对比图；

图10是本发明一个实施例提供的控制装置的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。

球差是最基本的几何像差，它是光轴上物点发出的光束经过光学系统以后无法在像面上汇聚为一点，而是成为圆形弥散斑，其与物点发出光线的物方孔径角有关。通常在光轴方向上以光线和光轴的交点相对于近轴光线和光轴的交点之间的轴向距离定量表示球差，称为轴向球差。球差也可以在垂轴方向上以光线和理想像面的交点相对于近轴光线的像点的交点之间距离定量表示，称为垂轴球差。

目前，球差测量通常采用焦面测量法、刀口阴影测量法和哈特曼测量法。焦面测量法是根据干涉条纹获得各环带光束焦点的位置，在测量时需根据光的干涉现象反复移动感光探测器，测量结果受距离移动精度和主观因素的影响很大；刀口阴影测量法是在焦平面附近利用刀口遮挡光束，基于刀口位置与阴影图的关系进行球差测量的方法，其中要求刀口正好切割光斑的一半，但实际难以判断是否切割正确，并且刀口位置与阴影亮暗交替条纹的宽度间定量关系复杂，不便于数值计算；哈特曼测量法是基于几何光学原理，由准直系统出射的平行光经过具有若干不同高度的小孔光阑的哈特曼光阑后，在焦点附近与两个截面相交并得出其坐标，利用光线追迹轨迹进行球差的测量，其操作繁复，测量工作繁重，测量效率低。

本发明提出一种透镜球差测量系统，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；光源产生装置，用于产生探测光束；探测光束为单色均匀的平行光；光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；第一轴锥镜、第二轴锥镜和被测透镜沿探测光束的传输方向依次共光轴布置；第一轴锥镜的底面和第二轴锥镜的底面相对布置，或者，一轴锥镜的锥面和第二轴锥镜的锥面相对布置；第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离可调；第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；光电探测器的感光面位于被测透镜的焦点处，且与被测透镜的光轴垂直；光电探测器，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置。通过改变第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，来改变入射到所述被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，从而快速精确测量边缘离光轴的高度不同的探测光束入射时被测透镜的球差。

图1是本发明一个实施例提供的透镜球差测量系统的结构示意图。如图1所示，透镜球差测量系统1包括：光源产生装置11、第一轴锥镜12、第二轴锥镜13、被测透镜14、光电探测器15和控制装置16。

光源产生装置11，用于产生探测光束。探测光束为单色均匀的平行光。光源产生装置11的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板17。

第一轴锥镜12、第二轴锥镜13和被测透镜14沿探测光束的传输方向依次共光轴布置。第一轴锥镜12的底面和第二轴锥镜13的底面相对布置，或者，第一轴锥镜12的锥面和第二轴锥镜13的锥面相对布置。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离可调。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13为相同的轴锥镜。

光电探测器15的感光面位于被测透镜14的焦点处，且与被测透镜14的光轴垂直。

光电探测器15，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置16。

本实施例中，光源产生装置11可以是平行光管，也可以是点光源和透镜组组成的可以产生单色均匀平行光的装置，在此不作限定。遮光板17可以是光源产生装置11的一部分，也可以是单独设置的遮光板，在此不作限定。

本实施例中，被测透镜14可以是凸透镜，也可以是凹透镜，还可以是透镜组，在此不做限定。对被测透镜的透镜参数、第一轴锥镜及第二轴锥镜的参数不作限定，可以根据实际需求确定。如被测透镜14的厚度、材料折射率、曲率半径、孔径等参数可以是已知的。例如，可以选取曲率半径为20.6mm，厚度d为8.97mm，孔径为30mm，材料是N-BK7的平凸透镜。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的锥面底角ɑ可以是已知的。例如，ɑ＝5°。

本实施例中，第一轴锥镜12、第二轴锥镜13和被测透镜14沿探测光束的传输方向依次共光轴布置，可以是将第一轴锥镜12、第二轴锥镜13和被测透镜14安装在光学导轨上并调节至共光轴，也可以将其安装在共轴的镜筒中，还可以通过其他固定装置进行布置，在此不作限定。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13可以等效为一个光阑。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离变化时，该等效光阑的孔径大小相应发生变化。

在一种可能的实现方式中，第一轴锥镜12的底面和第二轴锥镜13的底面相对布置；在另一可能的实现方式中，第一轴锥镜12的锥面和第二轴锥镜13的锥面相对布置。上述两种实现方式中两个轴锥镜均能等效成一个光阑。下文中以第一轴锥镜12的底面和第二轴锥镜13的底面相对布置进行说明，但并不作为限定。

本实施例中，光强分布信息表示探测光束到达感光面后光强分布情况。光电探测器15将其发送给控制装置16后，控制装置16可以根据光强分布信息中，光强超过一定阈值的区域，计算出到达感光面的探测光束的光束半径。

本实施例中，第一轴锥镜12和第二轴锥镜13可以在控制装置16的控制下移动，也可以是手动移动，在此不做限定。由到达感光面的探测光束的光束半径，计算球差的过程，可以是由控制装置16计算，也可以由人工计算，还可以由其他设备计算，在此不作限定。遮光板17可以在控制装置的控制下进行遮挡，也可以手动遮挡，还可以固定在光源产生装置的出光口处进行遮挡，在此不作限定。

本实施例中，提出一种透镜球差测量系统，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；光源产生装置，用于产生探测光束；探测光束为单色均匀的平行光；光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；第一轴锥镜、第二轴锥镜和被测透镜沿探测光束的传输方向依次共光轴布置；第一轴锥镜的底面和第二轴锥镜的底面相对布置，或者，一轴锥镜的锥面和第二轴锥镜的锥面相对布置；第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离可调；第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；光电探测器的感光面位于被测透镜的焦点处，且与被测透镜的光轴垂直；光电探测器，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置。通过改变第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，来改变入射到所述被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，从而快速精确测量边缘离光轴的高度不同的探测光束入射时被测透镜的球差。

图2是本发明另一个实施例提供的透镜球差测量系统的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，在图1所述实施例的基础上，透镜球差测量系统1还包括：致动器18。致动器18与控制装置16连接。

可选的，控制装置16，用于：

控制致动器18驱动第一轴锥镜12和/或第二轴锥镜13移动，以调节第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离至多个指定距离；

记录每个指定距离下光电探测器15检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜14在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；其中，指定距离对应的等效光阑为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间呈该指定距离时所等效的光阑。

本实施例中，指定距离可以为预先设定的，例如，可以设定多个指定距离L，指定距离对应的环形光阑的通光半径分别为2mm、3mm、……7mm。还可以设定多个指定距离，指定距离对应的圆形光阑的半径分别为10mm、11mm、……15mm。可选地，可以根据测量球差所需的环形光阑的通光半径和/或圆形光阑的半径，来确定各指定距离。入射到被测透镜14的探测光束投影在感光面上后，光电探测器15探测该指定距离下感光面上的光强分布信息。

本实施例中，通过使用控制装置控制致动器调节第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，可以自动测量不同指定距离下被测透镜的球差，提高透镜球差测量的效率。

在一些实施例中，在图2所示实施例的基础上，控制装置16，可以具体用于：

针对每个指定距离，根据在该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜14在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差的正负号；

在指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面的光束半径，并根据光束半径和正负号，确定被测透镜14在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

在指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面光束的内环半径，并根据内环半径和正负号，确定被测透镜14在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差。

本实施例中，可以通过遮挡部分平行光判断球差的正负号。如果遮挡部分光束与探测器探测到的光束处于光轴同一侧，则被测透镜14为正球差。如果遮挡部分光束与探测器探测到的光束处于光轴相对两侧，则被测透镜14为负球差。

在一些实施例中，在上述任一实施例的基础上，透镜球差测量系统1还包括：光学导轨19。

光学导轨19上设有安装第一轴锥镜12的第一镜座、安装第二轴锥镜13的第二镜座和安装被测透镜14的第三镜座。

致动器18用于驱动第一镜座，和/或，第二镜座在光学导轨19上滑动，以调节第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离。

本实施例中，测量被测透镜14的球差之前，首先将第一轴锥镜12、第二轴锥13和被测透镜14分别安装到光学导轨上的对应的镜座上。然后将光学导轨19上的所有元件进行共光轴调整，且光学元件在光学导轨19上滑动时总是共光轴的。

可选的，光源产生装置11包括：平行光管。

可选的，球差包括垂轴球差和/或轴向球差。

在一些实施例中，在图2所示实施例的基础上，指定距离的取值范围为0至2R₁cotγ，其中，R₁为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的底面半径，γ为光线经过第一轴锥镜12底面的出射角。

图3(a)和图3(b)是本发明一个实施例提供的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图3(a)是半径不大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图3(b)是半径大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图3(a)和图3(b)中的第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L是相同的且L处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13产生等效的光学系统环形光阑的效果。下面通过图3(a)和图3(b)对改变第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离，从而产生等效的改变光学系统光阑的效果的原理进行说明，但并不作为限定。

参照图3(a)和图3(b)，在一些实施例中，在图2所示实施例的基础上，指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为环形光阑，环形光阑的外环半径等于第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的底面半径，指定距离与指定距离对应的环形光阑的通光半径满足以下关系式：

其中，α为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的锥面底角，R₁为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的底面半径，n为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的材料折射率，L为指定距离，β为光线经过第一轴锥镜12锥面的折射角，r为环形光阑的通光半径，γ为光线经过第一轴锥镜12底面的出射角。

本实施例中，图3(a)和图3(b)中的第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L是相同的。在该距离L下，光束边缘离光轴的高度小于等于r的探测光束，在经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后，仍以光束边缘离光轴的高度小于等于r的平行光出射。在该距离L下，光束边缘离光轴的高度大于r的探测光束经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后，以与光轴夹角为ζ的光束出射。通过设定指定距离，可以使符合条件的探测光束经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后不变，不符合条件的探测光束被折射到无穷远处从而无法入射到被测透镜14中，从而改变入射到所述被测透镜的光束，产生等效的改变光学系统光阑的效果。

图3(c)是本发明一个实施例提供的第一轴锥镜和第二轴锥镜等效的光阑示意图。如图3(c)所示，若在第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L处于区间(0，L₁)时，第一轴锥镜12和第二轴锥镜13可以等效于外环半径为R₁、通光半径为r的环形光阑，入射到被测透镜14的探测光束是边缘离光轴的高为r的圆形平行光。A区域为环形光阑的环形不通光区域，B区域为通光区域。L在此区间内时，若L增大，环形光阑的外环半径不变，通光半径r相应增大。L＝0时，r＝r₀。L＝L₁时，r＝R₁。其中，L₁＝R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ，

图4(a)和图4(b)是本发明另一个实施例提供的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图4(a)是半径不大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图4(b)是半径大于r的探测光束经过第一轴锥镜和第二轴锥镜时的光路示意图。图4(a)和图4(b)中的第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L是相同的且L处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间。第一轴锥镜12和第二轴锥镜13产生等效的光学系统圆形光阑的效果。下面通过图4(a)和图4(b)对改变第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离，从而产生等效的改变光学系统光阑的效果的原理进行说明，但并不作为限定。

参照图4(a)和图4(b)，在一些实施例中，在图2所示实施例的基础上，指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为圆形光阑，指定距离与指定距离对应的圆形光阑的半径满足以下关系式：

其中，α为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的锥面底角，R₁为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的底面半径，n为第一轴锥镜12和第二轴锥镜13的材料折射率，L为指定距离，β为光线经过第一轴锥镜12锥面的折射角，r’为圆形光阑的半径，γ为光线经过第一轴锥镜12底面的出射角。

本实施例中，图4(a)和图4(b)中的第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L是相同的。在该距离L下，光束边缘离光轴的高度大于等于r的探测光束，在经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后，以光束边缘离光轴的高度小于等于r的平行光出射。在该距离L下，光束边缘离光轴的高度小于r的探测光束经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后，以与光轴夹角为ζ的光束出射。通过设定指定距离，可以使符合条件的探测光束经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后不变，不符合条件的探测光束被折射到无穷远处从而无法入射到被测透镜14中，从而改变入射到所述被测透镜的光束，产生等效的改变光学系统光阑的效果。

图4(c)是本发明另一个实施例提供的第一轴锥镜和第二轴锥镜等效的光阑示意图。如图4(c)所示，若在第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离L处于区间(L₁，L₂)时，入射到被测透镜14的探测光束变为中心区无光的圆环，此时第一轴锥镜12和第二轴锥镜13可以等效于中心在光轴的圆形光阑。L在此区间内时，若L增大，圆型光阑的半径也逐渐增大。L＝L₁时，圆形光阑的半径r’＝0。L增大至L₂后，圆型光阑的半径增大到R₁，此时没有探测光束可以入射到被测透镜14。其中，L₁＝R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ，L₂＝2R₁cotγ。

在一些实施例中，在上述任一实施例的基础上，第二轴锥镜13和被测透镜14之间的距离大于预设值，该预设值可由下式确定：

其中，ζ为光线经过第一轴锥镜12和第二轴锥镜13后与光轴的夹角，c为中间变量，D为该预设值。

本实施例中，当被测透镜14离第二轴锥镜13的距离大于D时，改变第一轴锥镜12和第二轴锥镜13之间的距离，从而产生等效的改变光学系统光阑的效果。

可选的，经过指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射到被测透镜14时，该探测光束边缘离光轴的高度，与被测透镜14顶点处的曲率半径满足以下关系式：

其中，h为入射到被测透镜14的探测光束边缘离光轴的高度，R₂为被测透镜14顶点处的曲率半径。

本实施例中，提出一种透镜球差测量系统，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；光源产生装置，用于产生探测光束；探测光束为单色均匀的平行光；光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；第一轴锥镜、第二轴锥镜和被测透镜沿探测光束的传输方向依次共光轴布置；第一轴锥镜的底面和第二轴锥镜的底面相对布置，或者，一轴锥镜的锥面和第二轴锥镜的锥面相对布置；第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离可调；第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；光电探测器的感光面位于被测透镜的焦点处，且与被测透镜的光轴垂直；光电探测器，用于检测到达感光面的探测光束的光强分布信息，将光强分布信息发送给控制装置。通过改变第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离，来改变入射到所述被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，从而快速精确测量边缘离光轴的高度不同的探测光束入射时被测透镜的球差。

图5是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的实现流程图。如图5所示的一种透镜球差测量方法，应用于如图1所示的透镜球差测量系统，包括：

S501，调节遮光板，以使遮光板遮挡部分的探测光束。

S502，移动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜，以调节第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离至多个不同距离。

S503，通过控制装置记录每个指定距离时光电探测器检测到的光强分布信息。

S504，针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；指定距离对应的等效光阑为第一轴锥镜和第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

本实施例中，所有步骤可以由手动方式进行，即由用户手动操作。

可选的，针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差，包括：

针对每个指定距离，根据在该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差的正负号；

在指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面的光束半径，并根据光束半径和正负号，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

在指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面光束的内环半径，并根据内环半径和正负号，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差。

可选的，该指定距离的范围为0到2R₁cotγ，其中，R₁为第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，γ为光线经过第一轴锥镜底面的出射角。

可选的，指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为环形光阑，环形光阑的外环半径等于第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，指定距离与指定距离对应的环形光阑的通光半径满足以下关系式：

指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为圆形光阑，指定距离与指定距离对应的圆形光阑的半径满足以下关系式：

其中，α为第一轴锥镜和第二轴锥镜的锥面底角，R₁为第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，n为第一轴锥镜和第二轴锥镜的材料折射率，L为指定距离、β为光线经过第一轴锥镜锥面的折射角，r为环形光阑的通光半径，r’为圆形光阑的半径，γ为光线经过第一轴锥镜底面的出射角。

可选的，第二轴锥镜和被测透镜之间的距离大于预设值，该预设值可由下式确定：

其中，ζ为光线经过第一轴锥镜和第二轴锥镜后与光轴的夹角，c为中间变量，D为该预设值。

图6是本发明另一个实施例提供的透镜球差测量方法的实现流程图。如图6所示的一种透镜球差测量方法，应用于如图2所示的透镜球差测量系统，包括：

S601，调节遮光板，以使遮光板遮挡部分的探测光束。

S602，控制致动器驱动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜移动，以调节第一轴锥镜和第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离。

S603，通过控制装置记录每个指定距离时光电探测器检测到的光强分布信息。

S604，针对每个指定距离，控制装置根据该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；指定距离对应的等效光阑为第一轴锥镜和第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

本实施例中，执行主体为控制装置，即由控制装置自动控制移动第一轴锥镜以及第二轴锥镜之间的距离，并计算得到被测透镜的球差，测量过程自动进行，进一步提高测量速度。

可选的，针对每个指定距离，控制装置根据该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差，包括：

针对每个指定距离，控制装置根据在该指定距离对应的光强分布信息，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差的正负号；

在指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面的光束半径，并根据光束半径和正负号，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

在指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达感光面光束的内环半径，并根据内环半径和正负号，确定被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差。

可选的，指定距离的范围为0到2R₁cotγ，其中，R₁为第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，γ为光线经过第一轴锥镜底面的出射角。

可选的，指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为环形光阑，环形光阑的外环半径等于第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，指定距离与指定距离对应的环形光阑的通光半径满足以下关系式：

指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，指定距离对应的等效光阑为圆形光阑，指定距离与指定距离对应的圆形光阑的半径满足以下关系式：

其中，α为第一轴锥镜和第二轴锥镜的锥面底角，R₁为第一轴锥镜和第二轴锥镜的底面半径，n为第一轴锥镜和第二轴锥镜的材料折射率，L为指定距离、β为光线经过第一轴锥镜锥面的折射角，r为环形光阑的通光半径，r’为圆形光阑的半径，γ为光线经过第一轴锥镜底面的出射角。

可选的，第二轴锥镜和被测透镜之间的距离大于预设值，该预设值可由下式确定：

其中，ζ为光线经过第一轴锥镜和第二轴锥镜后与光轴的夹角，c为中间变量，D为该预设值。

图7是探测光束经过被测透镜时的光路示意图。下面通过一个实施例对探测光束经过被测透镜产生的球差进行说明，但并不作为限定。如图7所示，本实施例中，被测透镜为平凸透镜，根据折射定律理论，可以得出，入射到被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度与垂轴球差满足以下关系式：

其中，h为入射到被测透镜的探测光束边缘离光轴的高度，t为垂轴球差，R₁为平凸透镜的曲率半径，d为厚度，n₁为平凸透镜的材料折射率，θ为平凸透镜凸面的入射角，

为平凸透镜凸面的出射角，Ψ为平凸透镜平面的出射角，f_b为平凸透镜的焦距。

本实施例中，根据球差与光线传输关系，当被测透镜产生正球差时，探测光束边缘离光轴的高度r与垂轴球差t同号，光线在被测透镜的焦平面的汇聚点与入射光线处于同一侧；当透镜产生负球差时，探测光束边缘离光轴的高度r与垂轴球差t异号，光线在被测透镜的焦平面的汇聚点与入射光线处于相反侧。由于第一轴锥镜和第二轴锥镜等效的光阑具有圆对称性，对于正负球差的透镜在焦平面处均呈现的圆形光斑而无法区分正负球差，通过光源产生装置出光口的遮光板遮挡部分光，再观察或检测焦平面处的对应光斑变化即可判断正负球差。

图8是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的仿真实验示意图。下面通过图8对透镜球差测量方法进行说明，但并不作为限定。如图8所示，对于曲率半径为20.6mm，厚度d为8.97mm，孔径为30mm，材料是N-BK7的平凸透镜，将光束中心与轴锥镜光轴重合且下半部分被遮挡的平行光，入射到底面相对、距离L的锥面底角α＝5°的轴锥镜对折射后，平行入射到被测的平凸透镜，入射到光电探测器的感光面上。图8的左上角为下半部分被遮挡的单色均匀平行光的像以及其光强-半径分布曲线，右上角为感光面上的像以及入射到感光面的探测光束的光强-半径分布曲线。其中，I为光强，r_s为下半部分被遮挡的单色均匀平行光的半径，r_e为入射到感光面的探测光束的半径。

本实施例中，遮挡部分光束与感光面上的光束处于光轴的相对两侧，故被测透镜为负球差。入射到感光面的探测光束中心部分的光强最高，越靠近边缘光强越低。

图9是本发明一个实施例提供的透镜球差测量方法的测量值与理论计算值的对比图。如图9所示，本实施例中以垂轴球差定量表示透镜的球差，使用透镜球差测量方法测量的透镜球差值接近理论计算值，故该方法可以保证测量精度。

本实施例中，通过引入第一轴锥镜和第二轴锥镜并改变轴锥镜对之间的距离使平行光束入射到被测透镜的孔径大小发生变化，产生等效的改变光学系统光阑孔径尺寸的效果，并且无需引入光阑产生其等效孔径尺寸可实现近连续变化的效果，这是常用光阑无法实现的。

本实施例中，通过控制器控制致动器驱动轴锥镜沿着光学导轨移动，实现等效光阑孔径变化，并通过算法计算出被测透镜对应该孔径的球差，从而实现透镜球差的自动化测试，测量精度高，测量效率高。

图10是本发明一个实施例提供的控制装置的示意图。如图10所示，本发明的一个实施例提供的控制装置10，该实施例的控制装置10包括：处理器1000、存储器1001以及存储在存储器1001中并可在处理器1000上运行的计算机程序1002。处理器1000执行计算机程序1002时实现上述各个透镜球差测量方法实施例中的步骤，例如图6所示的步骤601至步骤604。

示例性的，计算机程序1002可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器1001中，并由处理器1000执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序1002在控制装置10中的执行过程。

控制装置10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端可包括，但不仅限于，处理器1000、存储器1001。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是控制装置10的示例，并不构成对控制装置10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器1000可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器1001可以是控制装置10的内部存储单元，例如控制装置10的硬盘或内存。存储器1001也可以是控制装置10的外部存储设备，例如控制装置10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，存储器1001还可以既包括控制装置10的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器1001用于存储计算机程序以及终端所需的其他程序和数据。存储器1001还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述透镜球差测量方法实施例中的步骤。

计算机可读存储介质存储有计算机程序1002，计算机程序1002包括程序指令，程序指令被处理器1000执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序1002来指令相关的硬件来完成，计算机程序1002可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序1002在被处理器1000执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序1002包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透镜球差测量系统，其特征在于，包括：光源产生装置、第一轴锥镜、第二轴锥镜、被测透镜、光电探测器和控制装置；

所述光源产生装置，用于产生探测光束；所述探测光束为单色均匀的平行光；所述光源产生装置的出光口设有用于遮挡部分探测光束的遮光板；

所述第一轴锥镜、所述第二轴锥镜和所述被测透镜沿所述探测光束的传输方向依次共光轴布置；所述第一轴锥镜的底面和所述第二轴锥镜的底面相对布置，或者，所述一轴锥镜的锥面和所述第二轴锥镜的锥面相对布置；所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离可调；所述第一轴锥镜和第二轴锥镜为相同的轴锥镜；

所述光电探测器的感光面位于所述被测透镜的焦点处，且与所述被测透镜的光轴垂直；

所述光电探测器，用于检测到达所述感光面的探测光束的光强分布信息，将所述光强分布信息发送给所述控制装置。

2.根据权利要求1所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述系统还包括：致动器；所述致动器与所述控制装置连接；

所述控制装置，用于：

控制所述致动器驱动所述第一轴锥镜和/或所述第二轴锥镜移动，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离；

记录每个指定距离下所述光电探测器检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；所述指定距离对应的等效光阑为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

3.根据权利要求2所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述指定距离的取值范围为0至2R₁cotγ，其中，R₁为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，γ为光线经过所述第一轴锥镜底面的出射角。

4.根据权利要求2所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，所述指定距离对应的等效光阑为环形光阑，所述环形光阑的外环半径等于所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，所述指定距离与所述指定距离对应的环形光阑的通光半径满足以下关系式：

所述指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，所述指定距离对应的等效光阑为圆形光阑，所述指定距离与所述指定距离对应的圆形光阑的半径满足以下关系式：

其中，α为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的锥面底角，R₁为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，n为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的材料折射率，L为所述指定距离、β为光线经过所述第一轴锥镜锥面的折射角，r为所述环形光阑的通光半径，r’为所述圆形光阑的半径，γ为光线经过所述第一轴锥镜底面的出射角。

5.根据权利要求4所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述第二轴锥镜和所述被测透镜之间的距离大于预设值，所述预设值由下式确定：

其中，ζ为光线经过所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜后与光轴的夹角，c为中间变量，D为所述预设值。

6.根据权利要求4所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述控制装置，用于：

针对每个指定距离，根据在该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差的正负号；

在所述指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达所述感光面的光束半径，并根据所述光束半径和所述正负号，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

在所述指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达所述感光面光束的内环半径，并根据所述内环半径和所述正负号，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差。

7.根据权利要求2所述的透镜球差测量系统，其特征在于，所述系统还包括：光学导轨；

所述光学导轨上设有安装所述第一轴锥镜的第一镜座、安装所述第二轴锥镜的第二镜座和安装所述被测透镜的第三镜座；

所述致动器用于驱动所述第一镜座，和/或，所述第二镜座在所述光学导轨上滑动，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离；

所述光源产生装置包括：平行光管；

所述球差包括垂轴球差和/或轴向球差。

8.一种透镜球差测量方法，应用于如权利要求1所述的透镜球差测量系统，其特征在于，包括：

调节遮光板，以使所述遮光板遮挡部分的探测光束；

移动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离；

通过控制装置记录每个指定距离时所述光电探测器检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；所述指定距离对应的等效光阑为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

9.一种透镜球差测量方法，应用于如权利要求2-6任一项所述的透镜球差测量系统，其特征在于，包括：

调节遮光板，以使所述遮光板遮挡部分的探测光束；

所述控制装置控制致动器驱动第一轴锥镜和/或第二轴锥镜移动，以调节所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间的距离至多个指定距离；

所述控制装置记录每个指定距离时所述光电探测器检测到的光强分布信息；

针对每个指定距离，所述控制装置根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；所述指定距离对应的等效光阑为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜之间呈该指定距离时所等效的光阑。

10.根据权利要求9所述的透镜球差测量方法，其特征在于，所述针对每个指定距离，所述控制装置根据该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差，包括：

针对每个指定距离，所述控制装置根据在该指定距离对应的光强分布信息，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差的正负号；

在所述指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达所述感光面的光束半径，并根据所述光束半径和所述正负号，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

在所述指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，根据该指定距离对应的光强分布信息，确定经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束，到达所述感光面光束的内环半径，并根据所述内环半径和所述正负号，确定所述被测透镜在经过该指定距离对应的等效光阑后的探测光束入射时的球差；

所述指定距离的范围为0到2R₁cotγ，其中，R₁为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，γ为光线经过所述第一轴锥镜底面的出射角；

所述指定距离处于0到R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ之间时，所述指定距离对应的等效光阑为环形光阑，所述环形光阑的外环半径等于所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，所述指定距离与所述指定距离对应的环形光阑的通光半径满足以下关系式：

所述指定距离处于R₁(1-tanαtan(α-β))cotγ到2R₁cotγ之间时，所述指定距离对应的等效光阑为圆形光阑，所述指定距离与所述指定距离对应的圆形光阑的半径满足以下关系式：

其中，α为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的锥面底角，R₁为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的底面半径，n为所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜的材料折射率，L为所述指定距离、β为光线经过所述第一轴锥镜锥面的折射角，r为所述环形光阑的通光半径，r’为所述圆形光阑的半径，γ为光线经过所述第一轴锥镜底面的出射角；

所述第二轴锥镜和所述被测透镜之间的距离大于预设值，所述预设值由下式确定：

其中，ζ为光线经过所述第一轴锥镜和所述第二轴锥镜后与光轴的夹角，c为中间变量，D为所述预设值。

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