CN113670860B - 光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法，光学系统透过率检测装置包括光路调整单元、探测光测量单元和参考光测量单元，光路调整单元包括分光镜和反射器，分光镜用于将入射光分为透射的初次探测光和反射的参考光，反射器用于对初次经过待测物镜组件的初次探测光进行反射形成反射探测光，且反射探测光能再次经过待测物镜组件后到达探测光测量单元；探测光测量单元用于检测反射探测光；参考光测量单元用于检测参考光；探测光测量单元和参考光测量单元位于待测物镜组件的同一侧。本发明的技术方案能够集中关键探测部件，优化探测布局，便于实现电气一体化设计，并提高装置的通用性和适用性，以及进一步提高测量精度。

Description

光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法
技术领域
本发明涉及光学系统性能检测领域，特别涉及一种光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法。
背景技术
透过率是对物镜组件的辐射光通量反映和成像质量评价的一个重要参考量，因此对其进行的测量非常重要。
在现有的物镜组件透过率的检测装置中，采用分光镜将入射光一分为二，一束作为测试光经过待测物镜组件后被探测光测量单元所探测，而另一束则作为参考光被参考光测量单元所探测，再通过对比二者的比值即可获得待测物镜组件的透过率。但在该检测装置中，入射光源、分光镜和参考光测量单元位于待测物镜组件的一侧，而探测光测量单元位于待测物镜组件的另一侧，导致关键探测部件空间上分散，不利于电气一体化设计。此外，测试光经过待测物镜组件后，其出射光会受待测物镜组件特性(例如出射数值孔径过大、像距较短、像方空间较小、视场较大等)的影响，探测光测量单元需要进行相应的匹配性设计，可能会造成设计难度、空间需求及设计成本的增加，同时装置的通用性和适用性较差。另外，测试精度受测量单元测试误差的影响较大，有待进一步提高。
综上，需要设计一种新的光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法，首先能够集中关键探测部件，优化探测布局，便于实现电气一体化设计；其次降低检测装置与待测物镜组件的匹配性设计需求，提高装置的通用性以及适用性；最后降低测量单元测试误差的影响，进一步提高测量精度。
为实现上述目的，本发明提供了一种光学系统透过率检测装置，包括：
光路调整单元，包括分光镜和反射器，所述分光镜和所述反射器分别设置于待测物镜组件的两侧，所述分光镜用于将入射光分为透射的初次探测光和反射的参考光，所述反射器用于对初次经过所述待测物镜组件的所述初次探测光进行反射，以形成反射探测光，且所述反射探测光能再次经过所述待测物镜组件后到达探测光测量单元；
探测光测量单元，用于对所述反射探测光进行检测；以及，
参考光测量单元，用于对所述参考光进行检测；
所述探测光测量单元和所述参考光测量单元位于所述待测物镜组件的同一侧。
可选的，经所述分光镜透射的所述初次探测光与再次经过所述待测物镜组件后的所述反射探测光均会聚于所述待测物镜组件的物面。
可选的，所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜的背向所述反射器一侧的针孔挡板，所述针孔挡板具有针孔，并用于减小到达所述反射器上的所述初次探测光的光斑。
可选的，所述光路调整单元还包括：设置于所述针孔挡板和所述分光镜之间的扩束组件，所述扩束组件用于对所述入射光进行扩束。
可选的，所述光路调整单元还包括：设置于所述扩束组件和所述分光镜之间的孔径光阑，所述孔径光阑用于调节经所述扩束组件扩束后的所述入射光的束宽。
可选的，所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜和所述待测物镜组件之间的第一会聚组件，所述第一会聚组件用于会聚所述分光镜透射的所述初次探测光，以使得会聚后的所述初次探测光的发散角小于所述待测物镜组件的物方数值孔径角。
可选的，所述探测光测量单元包括第二会聚组件、第一消杂光阑和第一探测器，所述第二会聚组件用于将所述分光镜反射的所述反射探测光会聚于所述第一消杂光阑上，所述反射探测光经所述第一消杂光阑消除杂散光后被所述第一探测器所检测。
可选的，所述参考光测量单元包括第三会聚组件、第二消杂光阑和第二探测器，所述第三会聚组件用于将所述分光镜反射的所述参考光会聚于所述第二消杂光阑上，所述参考光经所述第二消杂光阑消除杂散光后被所述第二探测器所检测。
可选的，所述光学系统透过率检测装置还包括第一位置调整单元，用于同时在垂直于系统光轴的方向上移动所述分光镜、探测光测量单元和参考光测量单元，以实现整个视场的透过率均匀性的检测。
可选的，所述第一位置调整单元用于同时在所述系统光轴的方向上移动所述分光镜、探测光测量单元和参考光测量单元，以使得所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内。
可选的，所述光学系统透过率检测装置还包括第二位置调整单元，用于在系统光轴的方向上移动所述反射器，以使得所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内。
可选的，所述第二位置调整单元用于在垂直于所述系统光轴的方向上移动所述反射器，以使得所述初次探测光到达所述反射器上的位置不变。
可选的，所述反射器在等效反射面的有效测量范围覆盖所述待测物镜组件的整个像方视场。
可选的，所述反射器为一平面反射镜，所述反射器的等效反射面为所述平面反射镜自身的反射面。
可选的，所述反射器为一球面反射镜，所述反射器的等效反射面为所述球面反射镜的球心所处的垂直于系统光轴的平面。
可选的，所述反射器为球面反射镜阵列，所述反射器的等效反射面为各个球面反射镜的球心所处的平面。
本发明还提供了一种光学系统透过率检测方法，采用光学系统透过率检测装置对待测物镜组件的透过率进行检测，所述光学系统透过率检测方法包括：
光路校准步骤，先将所述待测物镜组件从测试光路中移除，然后调整一反射器与一分光镜、一探测光测量单元和一参考光测量单元之间的相对位置，以使得所述分光镜透射的初次探测光会聚于所述反射器的等效反射面，所述反射器对所述初次探测光反射以形成反射探测光，通过所述探测光测量单元测得所述反射探测光的初始光强，并通过所述参考光测量单元测得所述分光镜反射的参考光的初始光强；
检测步骤，将所述待测物镜组件置于所述测试光路中，并调整所述光路调整单元、探测光测量单元和参考光测量单元的位置，以使得所述分光镜透射的所述初次探测光与再次经过所述待测物镜组件后的所述反射探测光均会聚于所述待测物镜组件的物面内，且所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内；通过调整所述光路调整单元、探测光测量单元和参考光测量单元移动到不同位置，使得所述探测光测量单元测得所述反射探测光的光强，所述参考光测量单元测得所述参考光的光强，以得到不同位置所对应的反射探测光光强和参考光光强，进而计算获得所述待测物镜组件的不同视场点的透过率以及整个视场的透过率均匀性。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的光学系统透过率检测装置，通过将待测物镜组件的背向反射器的一侧的所有部件集成在一起，集中设置在待测物镜组件的同一侧，优化了探测布局，方便了光电一体化设计；进一步地，将关键探测部件集中在待测物镜组件的同一侧，且反射器结构简单，降低了光学系统透过率检测装置与待测物镜组件的匹配性设计需求，提高光学系统透过率检测装置的通用性以及适用性；再进一步地，通过将分光镜和反射器分别设置于待测物镜组件的两侧，以及探测光测量单元和参考光测量单元设置于待测物镜组件的同一侧，使得分光镜透射的探测光在两次经过了待测物镜组件之后才被探测光测量单元所检测，降低了测量单元的测试误差的影响，进而使得测量精度进一步得到提高。
2、本发明的光学系统透过率检测方法，通过采用光学系统透过率检测装置对待测物镜组件的透过率进行检测，使得能够集中关键探测部件，优化探测布局，便于实现电气一体化设计；并且，降低光学系统透过率检测装置与待测物镜组件的匹配性设计需求，提高光学系统透过率检测装置的通用性以及适用性；以及降低测量单元测试误差的影响，进一步提高测量精度。
附图说明
图1是本发明一实施例的光学系统透过率检测装置的结构示意图；
图2是图1所示的光学系统透过率检测装置中的探测光测量单元、参考光测量单元和光路调整单元中的各个部件的结构示意图；
图3是本发明另一实施例的光学系统透过率检测装置(不包括第二位置调整单元)的结构示意图；
图4是本发明另一实施例的光学系统透过率检测装置(反射器为一球面反射镜)的结构示意图；
图5是本发明另一实施例的光学系统透过率检测装置(反射器为球面反射镜阵列)的结构示意图；
图6是本发明一实施例的光学系统透过率检测方法中的对光学系统透过率检测装置进行光路校准的结构示意图。
其中，附图1～6的附图标记说明如下：
1-光源；2-待测物镜组件；3-系统光轴；401-针孔挡板；402-扩束组件；403-孔径光阑；404-分光镜；405-第一会聚组件；406-反射器；5-探测光测量单元；501-第二会聚组件；502-第一消杂光阑；503-第一探测器；6-参考光测量单元；601-第三会聚组件；602-第二消杂光阑；603-第二探测器；7-第一位置调整单元；8-第二位置调整单元；9-等效反射面；L1-初次探测光；L2-参考光；L3-反射探测光。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～6对本发明提出的光学系统透过率检测装置及光学系统透过率检测方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明一实施例提供一种光学系统透过率检测装置，参阅图1～2，图1是本发明一实施例的光学系统透过率检测装置的结构示意图，图2是图1所示的光学系统透过率检测装置中的探测光测量单元、参考光测量单元和光路调整单元中的各个部件的结构示意图，从图1～2中可看出，所述光学系统透过率检测装置包括光路调整单元、探测光测量单元5和参考光测量单元6，所述光路调整单元包括分光镜404和反射器406，所述分光镜404和所述反射器406分别设置于待测物镜组件的两侧，所述分光镜404用于将入射光分为透射的初次探测光L1和反射的参考光L2，所述反射器406用于对初次经过所述待测物镜组件2的所述初次探测光L1进行反射，以形成反射探测光L3，且所述反射探测光L3能再次经过所述待测物镜组件2后到达探测光测量单元5；所述探测光测量单元5用于对所述反射探测光L3进行检测；所述参考光测量单元6用于对所述参考光L2进行检测；所述探测光测量单元5和所述参考光测量单元6位于所述待测物镜组件2的同一侧。
下面参阅图1～2更为详细的介绍本实施例提供的光学系统透过率检测装置。
所述光路调整单元包括分光镜404和反射器406，所述分光镜404和所述反射器406沿着入射光的方向依次设置，且所述分光镜404和所述反射器406分别设置于所述待测物镜组件2的两侧，所述分光镜404用于将所述入射光分为透射的初次探测光L1和反射的参考光L2，所述反射器406用于对初次经过所述待测物镜组件2的所述初次探测光L1进行反射，以形成反射探测光L3，且所述反射探测光L3能再次经过所述待测物镜组件2后到达所述分光镜404，进而被所述分光镜404再次反射之后到达所述探测光测量单元5。其中，图1中仅示出上边缘的一路入射光进入所述光路调整单元之后的光路变化情况，实际为相对于系统光轴3对称的光路。光源1用于提供入射光，所述待测物镜组件2可以为多个透镜或平面镜等组成的组件。
所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜404的背向所述反射器406一侧的针孔挡板401，所述针孔挡板401具有针孔，并用于减小到达所述反射器406上的所述初次探测光L1的光斑，进而降低所述反射器406的反射率均匀性对检测结果的影响。
所述光路调整单元还包括：设置于所述针孔挡板401和所述分光镜404之间的扩束组件402，所述扩束组件402用于对所述入射光进行扩束。
所述光路调整单元还包括：设置于所述扩束组件402和所述分光镜404之间的孔径光阑403，所述孔径光阑403上的开孔大小可调节，以用于调节经所述扩束组件402扩束后的所述入射光的束宽。
所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜404和所述待测物镜组件2之间的第一会聚组件405，所述第一会聚组件405用于会聚所述分光镜404透射的所述初次探测光L1，以使得会聚后的所述初次探测光L1的发散角小于所述待测物镜组件2的物方数值孔径角。通过采用所述孔径光阑403改变所述入射光的束宽，使得经所述第一会聚组件405会聚后的所述初次探测光L1的发散角改变，以适应不同的待测物镜组件2，进而确保所述初次探测光L1的发散角始终小于所述待测物镜组件2的物方数值孔径角。
经所述分光镜404透射的所述初次探测光L1会聚于所述待测物镜组件2的物面，经所述反射器406反射形成的所述反射探测光L3再次经过所述待测物镜组件2后也会聚于所述待测物镜组件2的物面。具体地，所述入射光在经过所述针孔挡板401、扩束组件402、孔径光阑403和分光镜404之后，经所述分光镜404透射形成所述初次探测光L1，所述初次探测光L1经所述第一会聚组件405后会聚于所述待测物镜组件2的物面内；且所述初次探测光L1进入所述待测物镜组件2之后，从所述待测物镜组件2的像方出射到达所述反射器406的表面，经所述反射器406反射后形成所述反射探测光L3，所述反射探测光L3再次经过所述待测物镜组件2后会聚于所述待测物镜组件2的物面，并继续经过所述第一会聚组件405后到达所述分光镜404，并经所述分光镜404再次反射后到达所述探测光测量单元5。由上述内容可知，所述初次探测光L1和所述反射探测光L3均经过了所述待测物镜组件2，也就是说，在所述反射器406的配合下，所述分光镜404透射的探测光在两次经过所述待测物镜组件2之后返回到了所述分光镜404。
所述探测光测量单元5用于对所述分光镜404再次反射的所述反射探测光L3进行检测。所述探测光测量单元5包括第二会聚组件501、第一消杂光阑502和第一探测器503，所述第二会聚组件501用于将所述分光镜404反射的所述反射探测光L3会聚于所述第一消杂光阑502上，所述反射探测光L3经所述第一消杂光阑502消除杂散光且通过所述第一消杂光阑502上的小孔之后被所述第一探测器503所检测。
所述参考光测量单元6用于对所述分光镜404反射的所述参考光L2进行检测。所述参考光测量单元6包括第三会聚组件601、第二消杂光阑602和第二探测器603，所述第三会聚组件601用于将所述分光镜404反射的所述参考光L2会聚于所述第二消杂光阑602上，所述参考光L2经所述第二消杂光阑602消除杂散光且通过所述第二消杂光阑602上的小孔之后被所述第二探测器603所检测。所述第一消杂光阑502和所述第二消杂光阑602上的小孔越小，消除杂散光的效果越好，进而减小杂散光对测量造成的误差。在图1中，所述探测光测量单元5和所述参考光测量单元6均用虚线框示意。
所述光学系统透过率检测装置还包括第一位置调整单元7，用于同时在垂直于系统光轴3的方向上移动所述分光镜404、探测光测量单元5和参考光测量单元6，并且，同时在垂直于系统光轴3的方向上移动所述光源1、针孔挡板401、扩束组件402、孔径光阑403和第一会聚组件405，也就是说，对所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件进行整体移动，以实现整个视场的透过率均匀性的检测。所述第一位置调整单元7还可用于同时在所述系统光轴3的方向上移动所述分光镜404、探测光测量单元5和参考光测量单元6，即同时移动所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件，以使得所述反射器406的等效反射面位于所述待测物镜组件2的像面内。另外，所述第一位置调整单元7还可用于承载所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件。
所述光学系统透过率检测装置还包括第二位置调整单元8，可在所述系统光轴3的方向上移动所述反射器406，以使得所述反射器406的等效反射面位于所述待测物镜组件2的像面内，进而使得所述反射探测光L3再次经过所述待测物镜组件2之后会聚于所述待测物镜组件2的物面内。因此，为了使得所述反射器406的等效反射面位于所述待测物镜组件2的像面内，在所述系统光轴3的方向上可以仅采用所述第一位置调整单元7整体移动所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件，也可以仅采用所述第二位置调整单元8移动所述反射器406，也可以同时采用所述第一位置调整单元7整体移动所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件以及采用所述第二位置调整单元8移动所述反射器406，以调整所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件与所述反射器406之间在所述系统光轴3的方向上的相对位置。其中，经所述待测物镜组件2之后的所述探测光L1的会聚点(或延伸会聚点)与经所述反射器406反射的反射探测光L3的会聚点(或延伸会聚点)重合，会聚点所处平面为所述反射器406的等效反射面。
所述第二位置调整单元8还可用于在垂直于所述系统光轴3的方向上调整所述反射器406的位置，且移动轨迹与所述第一位置调整单元7所调整的部件的移动轨迹满足所述待测物镜组件2的物像关系，以使得所述初次探测光L1到达所述反射器406上的反射点的位置始终不变，避免由于所述反射器406上的不同位置的反射率不同，对反射形成的所述反射探测光L3的光能量产生影响，从而引入透过率及透过率均匀性的测试误差。
另外，在本发明的另一实施例中，所述反射器406在等效反射面的有效测量范围可以覆盖所述待测物镜组件2的整个像方视场，这样即可省去所述第二位置调整单元8(如图3所示)，进而不用对所述反射器406的位置进行调整也可以实现对所述待测物镜组件2的透过率均匀性的检测。此时，可以采用所述第一位置调整单元7在所述系统光轴3的方向上对所述待测物镜组件2的背向所述反射器406一侧的所有部件进行整体移动，以使得所述反射器406的等效反射面位于所述待测物镜组件2的像面内。
另外，所述反射器406可以为一平面反射镜、一球面反射镜或者球面反射镜阵列。当所述反射器406为一平面反射镜时，如图1和图3所示，所述反射器406的等效反射面为所述平面反射镜自身的反射面。当所述反射器406为一球面反射镜时，如图4所示，所述反射器406的等效反射面9为所述球面反射镜的球心所处的垂直于系统光轴3的平面。当所述反射器406为球面反射镜阵列时，如图5所示，所述反射器406包括至少两个球面反射镜，所述反射器406的等效反射面9为各个球面反射镜的球心所处的平面。
如上所述，由于在所述反射器406的配合下，所述分光镜404透射的探测光在两次经过了所述待测物镜组件2(即所述初次探测光L1和所述反射探测光L3均经过了所述待测物镜组件2)之后才被所述探测光测量单元5所检测，使得与现有的透过率检测装置中探测光仅一次经过待测物镜组件之后即被探测光测量单元所检测相比，本发明的所述光学系统透过率检测装置的透过率的测量精度受到所述第一探测器503和所述第二探测器603的影响减少为现有装置的一半，进而使得测量精度得到进一步提高。
并且，由于所述探测光测量单元5、所述参考光测量单元6和所述分光镜404位于所述待测物镜组件2的同一侧，且所述针孔挡板401、扩束组件402、孔径光阑403和第一会聚组件405也与所述分光镜404位于所述待测物镜组件2的同一侧，也就是说，所述光学系统透过率检测装置中的这些部件被集成在一起，集中设置在所述待测物镜组件2的一侧，优化了探测布局，方便了光电一体化设计。此外，本发明通过所述孔径光阑403可以调节所述初次探测光L1的发散角，而不受所述待测物镜组件2的另一侧出射的数值孔径(NA)影响，适用于不同性能的物镜，且所述反射器406的结构简单，设计难度以及成本较小，空间需求较低，从而进一步增加了通用性和适用性。另外，当在所述待测物镜组件2的像面上放置一块覆盖整个像方视场的反射器406时，仅需要对所述待测物镜组件2的入射一侧的所有部件集成在一起的整体进行移动即可，而所述待测物镜组件2的出射的一侧无需再设置位置调整单元即可实现透过率的均匀性测试，使得所述光学系统透过率检测装置所需的安装空间和移动空间均大大减小，降低成本的同时进一步增加了空间的适用性。
本发明一实施例提供了一种光学系统透过率检测方法，采用光学系统透过率检测装置对待测物镜组件的透过率进行检测，所述光学系统透过率检测方法也可以采用本发明提供的所述光学系统透过率检测装置进行透过率的检测。可以参阅图1，所述光学系统透过率检测装置包括光路调整单元、探测光测量单元5和参考光测量单元6，所述光路调整单元包括分光镜404和反射器406，所述分光镜404和所述反射器406分别设置于待测物镜组件2的两侧，所述探测光测量单元5、所述参考光测量单元6和所述分光镜404位于所述待测物镜组件2的同一侧，所述反射器406和所述分光镜404位于所述待测物镜组件2的不同侧；所述光学系统透过率检测方法包括：
光路校准步骤，在检测所述待测物镜组件2的透过率之前，需要先对所述光学系统透过率检测装置进行光路校准，以使得检测结果准确。具体地，参阅图6，图6是本发明一实施例的光学系统透过率检测方法中的对光学系统透过率检测装置进行光路校准的结构示意图，从图6中可看出，先将所述待测物镜组件2从测试光路中移除，然后调整所述反射器406与所述分光镜404的背向所述反射器406的一侧的所有部件之间的相对位置，以使得所述分光镜404透射的初次探测光L1会聚于所述反射器406的等效反射面，所述反射器406对所述初次探测光L1反射以形成反射探测光L3，通过所述探测光测量单元5测得所述反射探测光L3的初始光强，并通过所述参考光测量单元6测得所述分光镜404反射的所述参考光L2的初始光强，以备后续计算透过率使用。
检测步骤，将所述待测物镜组件2置于所述测试光路中，可以参阅图1，调整所述光路调整单元、探测光测量单元5和参考光测量单元6的位置，以使得所述分光镜404透射的所述初次探测光L1与再次经过所述待测物镜组件2后的所述反射探测光L3均会聚于所述待测物镜组件2的物面内，且所述反射器406的等效反射面位于所述待测物镜组件2的像面内；通过调整所述光路调整单元、探测光测量单元5和参考光测量单元6移动到不同位置，使得所述探测光测量单元5测得所述反射探测光L3的光强，所述参考光测量单元6测得所述参考光L2的光强，以得到不同位置所对应的反射探测光光强和参考光光强，进而计算获得所述待测物镜组件2的不同视场点i的透过率以及整个视场的透过率均匀性。
所述待测物镜组件2的不同视场点i的透过率
Figure BDA0002477239910000121
其中，Et0和Eti分别为所述探测光测量单元5测得的所述反射器406反射的所述反射探测光L3的初始光强和不同位置所对应的反射探测光L3的光强，Er0和Eri分别为所述参考光测量单元6测得的所述分光镜404反射的所述参考光L2的初始光强和不同位置所对应的参考光L2的光强，且Eti和Eri分别为所述探测光测量单元5和所述参考光测量单元6测得的不同位置对应的一系列的数据。
另外，所述待测物镜组件2的视场透过率均匀性
Figure BDA0002477239910000122
其中，max(Ti)为不同视场点的透过率的最大值，min(Ti)为不同视场点的透过率的最小值。
由于在对所述待测物镜组件2的透过率进行测量的过程中，所述分光镜404透射的探测光两次经过了所述待测物镜组件2(即所述初次探测光L1和所述反射探测光L3均经过了所述待测物镜组件2)之后才被所述探测光测量单元5所检测，使得与现有的透过率检测方法中探测光仅一次经过待测物镜组件之后即被探测光测量单元所检测相比，本发明的所述光学系统透过率检测方法对透过率的测量精度得到明显提高。
其中，透过率的测量精度受到所述探测光测量单元5和所述参考光测量单元6中的探测器的影响减少为现有装置的一半。具体地，本发明的光学系统透过率检测方法对透过率的测量误差ΔTi_1如下公式(1)所示，现有的光学系统透过率检测方法对透过率的测量误差ΔTi_2如下公式(2)所示，从如下公式可看出，本发明的光学系统透过率检测方法对透过率的测量误差ΔTi_1仅是现有的光学系统透过率检测方法对透过率的测量误差ΔTi_2的一半，本发明的光学系统透过率检测方法对透过率的测量精度明显提高。
Figure BDA0002477239910000123
Figure BDA0002477239910000124
其中，
Figure BDA0002477239910000131
为一种误差评估方式；ΔEt0和ΔEti分别为所述探测光测量单元5测得的所述反射器406反射的所述反射探测光L3的初始光强误差和不同位置所对应的反射探测光L3的光强误差，ΔEr0和ΔEri分别为所述参考光测量单元6测得的所述分光镜404反射的所述参考光L2的初始光强误差和不同位置所对应的参考光L2的光强误差。
并且，由于所述探测光测量单元5、所述参考光测量单元6和所述分光镜404集中设置在所述待测物镜组件2的同一侧，也就是说，所述待测物镜组件2的背向所述反射器406的一侧的所有部件集成在一起，集中设置在所述待测物镜组件2的一侧，优化了探测布局，方便了光电一体化设计。此外，本发明通过所述光路调整单元中的孔径光阑可以调节所述初次探测光L1的发散角，而不受所述待测物镜组件2的另一侧出射的数值孔径(NA)影响，适用于不同性能的物镜，且所述反射器406的结构简单，设计难度以及成本较小，空间需求较低，从而进一步增加了通用性和适用性。另外，当在所述待测物镜组件2的像面上放置一块覆盖整个像方视场的反射器406时，仅需要对所述待测物镜组件2的入射一侧的所有部件集成在一起的整体进行移动即可，而所述待测物镜组件2的出射的一侧无需再设置位置调整单元即可实现透过率的均匀性测试，使得所述光学系统透过率检测装置所需的安装空间和移动空间均大大减小，降低成本的同时进一步增加了空间的适用性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种光学系统透过率检测装置，其特征在于，包括：
光路调整单元，包括分光镜和反射器，所述分光镜和所述反射器分别设置于待测物镜组件的两侧，所述分光镜用于将入射光分为透射的初次探测光和反射的参考光，所述反射器用于对初次经过所述待测物镜组件的所述初次探测光进行反射，以形成反射探测光，且所述反射探测光能再次经过所述待测物镜组件后到达探测光测量单元；
探测光测量单元，用于对所述反射探测光进行检测；以及，
参考光测量单元，用于对所述参考光进行检测；
第一位置调整单元，用于同时在垂直于系统光轴的方向上移动所述分光镜、探测光测量单元和参考光测量单元，以实现整个视场的透过率均匀性的检测；所述第一位置调整单元用于同时在所述系统光轴的方向上移动所述分光镜、探测光测量单元和参考光测量单元，以使得所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内；
所述探测光测量单元和所述参考光测量单元位于所述待测物镜组件的同一侧。
2.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，经所述分光镜透射的所述初次探测光与再次经过所述待测物镜组件后的所述反射探测光均会聚于所述待测物镜组件的物面。
3.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜的背向所述反射器一侧的针孔挡板，所述针孔挡板具有针孔，并用于减小到达所述反射器上的所述初次探测光的光斑。
4.如权利要求3所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述光路调整单元还包括：设置于所述针孔挡板和所述分光镜之间的扩束组件，所述扩束组件用于对所述入射光进行扩束。
5.如权利要求4所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述光路调整单元还包括：设置于所述扩束组件和所述分光镜之间的孔径光阑，所述孔径光阑用于调节经所述扩束组件扩束后的所述入射光的束宽。
6.如权利要求5所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述光路调整单元还包括：设置于所述分光镜和所述待测物镜组件之间的第一会聚组件，所述第一会聚组件用于会聚所述分光镜透射的所述初次探测光，以使得会聚后的所述初次探测光的发散角小于所述待测物镜组件的物方数值孔径角。
7.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述探测光测量单元包括第二会聚组件、第一消杂光阑和第一探测器，所述第二会聚组件用于将所述分光镜反射的所述反射探测光会聚于所述第一消杂光阑上，所述反射探测光经所述第一消杂光阑消除杂散光后被所述第一探测器所检测。
8.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述参考光测量单元包括第三会聚组件、第二消杂光阑和第二探测器，所述第三会聚组件用于将所述分光镜反射的所述参考光会聚于所述第二消杂光阑上，所述参考光经所述第二消杂光阑消除杂散光后被所述第二探测器所检测。
9.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述光学系统透过率检测装置还包括第二位置调整单元，用于在系统光轴的方向上移动所述反射器，以使得所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内。
10.如权利要求9所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述第二位置调整单元用于在垂直于所述系统光轴的方向上移动所述反射器，以使得所述初次探测光到达所述反射器上的位置不变。
11.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述反射器在等效反射面的有效测量范围覆盖所述待测物镜组件的整个像方视场。
12.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述反射器为一平面反射镜，所述反射器的等效反射面为所述平面反射镜自身的反射面。
13.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述反射器为一球面反射镜，所述反射器的等效反射面为所述球面反射镜的球心所处的垂直于系统光轴的平面。
14.如权利要求1所述的光学系统透过率检测装置，其特征在于，所述反射器为球面反射镜阵列，所述反射器的等效反射面为各个球面反射镜的球心所处的平面。
15.一种光学系统透过率检测方法，其特征在于，采用如权利要求1～14中任一项所述的光学系统透过率检测装置对待测物镜组件的透过率进行检测，所述光学系统透过率检测方法包括：
光路校准步骤，先将所述待测物镜组件从测试光路中移除，然后调整一反射器与一分光镜、一探测光测量单元和一参考光测量单元之间的相对位置，以使得所述分光镜透射的初次探测光会聚于所述反射器的等效反射面，所述反射器对所述初次探测光反射以形成反射探测光，通过所述探测光测量单元测得所述反射探测光的初始光强，并通过所述参考光测量单元测得所述分光镜反射的参考光的初始光强；
检测步骤，将所述待测物镜组件置于所述测试光路中，并调整所述光路调整单元、探测光测量单元和参考光测量单元的位置，以使得所述分光镜透射的所述初次探测光与再次经过所述待测物镜组件后的所述反射探测光均会聚于所述待测物镜组件的物面内，且所述反射器的等效反射面位于所述待测物镜组件的像面内；通过调整所述光路调整单元、探测光测量单元和参考光测量单元移动到不同位置，使得所述探测光测量单元测得所述反射探测光的光强，所述参考光测量单元测得所述参考光的光强，以得到不同位置所对应的反射探测光光强和参考光光强，进而计算获得所述待测物镜组件的不同视场点的透过率以及整个视场的透过率均匀性。
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