CN214843650U - 一种多视场波前测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光学检测领域，公开了一种多视场波前测量装置，包括光源系统、准直系统、被测件、视场光阑、耦合镜组和哈特曼传感器；准直系统设置在光源的输出光路上；被测件、视场光阑、耦合镜组和哈特曼传感器依次设置在经准直系统后的输出光路上，且光源系统输出的光线依次通过准直系统、被测件、视场光阑和耦合镜组，最后达到哈特曼传感器。本实用新型的装置结构简单，购置成本低；简化了哈特曼测试工装与调试流程；可实现哈特曼自动对准与自动调焦地多视场波前测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学检测领域，特别涉及一种多视场波前测量装置。
背景技术
成像系统作为光学系统的一个重要分支，广泛应用在人类生产生活的各个方面。但是受到加工材质，加工精度和镜片结构等因素的限制，实际光学系统所成的像都不可能完全符合理想，从而形成像差。像差形成的主要原因是大气湍流造成了空气折射率的随机变化，光波在大气中传播时波前发生了畸变，导致目标在成像设备上的图像产生模糊，降低了目标的成像质量。除了上述原因，在光学系统中由于透镜材料的特性、折射或反射表面的几何形状等也会引起实际所成像与理想所成像的偏差。像差会使成像变得模糊和失真，使得物体通过光学系统后其成像不能准确无误地再现物体原形。像差大小也就代表了光学系统成像质量的优劣，其会影响图像质量，同时又是不可避免的。
随着自适应光学技术的发展，人们对成像要求也越来越高，在许多应用中成像系统的像差都具有一定的容忍度，各种波前传感器也应运而生。夏克-哈特曼波前传感器、曲率传感器和四棱锥波前传感器等得到了广泛研究且成功应用于诸多光学领域，其中，哈特曼波前测量仪已广泛应用在成像系统波前测量,但现有的测量仪器仍然存在如下缺陷：（1）设备架设及调试比较复杂,并且测量装置一般仅测量成像系统的中心视场的波前,而成像系统的外视场的波前也是一项重要的性能指标；（2）哈特曼波前测量仪子孔径视场有限,对于大视场成像系统无法测量轴外视场波前；（3）减少像差所需的成本会急剧上升，根据镜头复杂程度不一样，成本从几百元到几十万元不等。因此，波前检测装置的研究对光学系统有着至关重要的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种多视场波前测量装置，其结构简单，购置成本低；简化了哈特曼测试工装与调试流程；可实现哈特曼自动对准与自动调焦地多视场波前测量。
实现本实用新型目的的技术方案是：
一种多视场波前测量装置，包括光源系统、准直系统、被测件、视场光阑、耦合镜组和哈特曼传感器；准直系统设置在光源的输出光路上；被测件、视场光阑、耦合镜组和哈特曼传感器依次设置在经准直系统后的输出光路上，且光源系统输出的光线依次通过准直系统、被测件、视场光阑和耦合镜组，最后达到哈特曼传感器。
（1）本实用新型结构简单，设备架设及调试比较方便,可测量成像系统的外视场波前。
（2）本实用新型的装置简单易得，极大地节约了测试设备的购置成本。
（3）本实用新型通过集成光源系统、准直系统、被测件夹具、被测件位置与方向调节装置、视场光阑、耦合镜组和哈特曼传感器，简化了哈特曼测试工装与调试流程。
（4）本实用新型通过被测件位置与方向调节装置可精确控制被测视场角，可实现哈特曼自动对准与自动调焦地多视场波前测量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型装置的一种整体结构示意图。
图2是本实用新型光源系统的一种结构示意图。
图3是本实用新型光源系统的另一种结构示意图。
图4是本实用新型夹具和调节装置的一种结构示意图。
1.光源系统；101.光源；102.灯箱；103.滤光片；104.孔径光阑；105.光源接口；106.积分球； 2.准直系统；3.被测件；4.视场光阑；5.耦合镜组；6.哈特曼传感器；7.被测件夹具；8.调节装置；801三维调整机构；802旋转平台。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1～图4所示，一种多视场波前测量装置，包括光源系统1、准直系统2、被测件3、视场光阑4、耦合镜组5和哈特曼传感器6；准直系统2设置在光源101的输出光路上；被测件3、视场光阑4、耦合镜组5和哈特曼传感器6依次设置在经准直系统2后的输出光路上，且光源系统1输出的光线依次通过准直系统2、被测件3、视场光阑4和耦合镜组5，最后达到哈特曼传感器6。
本实用新型通过集成光源系统1、准直系统2、夹具7、被测件3和调节装置8、视场光阑4、耦合镜组5和哈特曼传感器6，简化了哈特曼测试工装与调试流程。本实用新型的光源系统1覆盖可见光、近红外、短波红外和均匀光输出，提供稳定照明等功能。孔径光阑104用于约束通过被测件3后形成汇聚光斑位置，从而与哈特曼视场对准；耦合镜组5将共轭像点转换成哈特曼可测量的平行光。通过被测件3位置与方向调节装置8可精确控制被测视场角，可实现哈特曼测量视场自动对准与自动调焦，其中所述被测件3为常见的光学镜片或镜片组。
进一步地，如图4所示，还包括夹具7与调节装置8，其中，夹具7用于支撑被测件3；调节装置8与夹具7固定连接，用于调节被测件3的位置与方向，从而实现被测件3角度、调焦和高低的高精度调节。
本实用新型中的夹具7可采用可调自动定心调整架、C-Mount法兰或Nikon-F法兰等。若被测件3具有特定接口，夹具7可以更换对应接口法兰，并通过螺钉固定被测件3；若被测件3无特定接口，则选用可调自动定心调整架固定被测件3，夹具7经对应机械件通过螺钉固定到调节装置8上。进一步地，如图4所示，所述调节装置8包括三维调整机构801和旋转平台802。所述三维调整结构和旋转平台802均为电动三维调整机构801与电动旋转平台802，通过设置三维调整机构801和旋转平台802实现被测件3角度的灵活调节。
本实用新型中的三调节装置8为现有技术中所记载的三维调节方式，例如公开号为CN106979857A的专利中所记载的三维调整机构，其三维调整机构是一个二维直动平台固定在一个垂直调整机构上，以满足被测球面在XYZ方向三个自由度的调节。在本实用新型中，所述三维调整机构801底座固定在旋转平台802的工作面，旋转平台802底座固定在光学平台或系统工作底板上。其中，三维调整机构801可实现前后左右调节，旋转平台802可在水平面上进行旋转，通过三维调整机构801和旋转平台802的配合实现测件位置和方向的高精度调节。
进一步地，如图4所示，所述被测件3的入瞳位于旋转平台802的旋转中心。所述被测件3的入瞳位于旋转平台802的旋转中心可保证被测件3随着旋转平台802的转动进行精准调节的同时保证被测件3入瞳面与光束对准。
进一步地，如图2～图3所示，所述光源系统1包括光源101、孔径光阑104以及设置于光源101和孔径光阑104之间的滤光片103。
本实用新型中的光源101优选卤钨灯白光光源101，卤钨灯性具有性能稳定，高光效，使用寿命长的优点，且卤钨灯的光谱分布可从可见光延伸到短波红外；通过滤光片103选择单波长通过；孔径光阑104用于约束通过被测件3后形成汇聚光斑位置，从而与哈特曼视场对准。
进一步地，如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述光源101设置于灯箱102内，且灯箱102与滤光片103对应的一侧开设有出光孔。
进一步地，如图3所示，所述光源101通过光源接口105连接积分球106，积分球106与滤光片103对应的位置开设有出光孔。
积分球106可用于产生均匀散射的光源，其连接有光源接口105，基本工作原理是光通过采样口被积分球106收集，在积分球106内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球106内部。积分球106可降低并除去由光线地形状、发散角度通过小孔发射出均匀散射光。
进一步地，所述准直系统2采用表面涂有一层铝保护层的离轴抛物镜面作为反射式准直仪，且准直仪的直径大于被测件（3）的入瞳孔径。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方法而已，并不用于限制本实用新型，凡是在本实用新型的主旨之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多视场波前测量装置，其特征在于，包括光源系统（1）、准直系统（2）、被测件（3）、视场光阑（4）、耦合镜组（5）和哈特曼传感器（6）；准直系统（2）设置在光源（101）的输出光路上；被测件（3）、视场光阑（4）、耦合镜组（5）和哈特曼传感器（6）依次设置在经准直系统（2）后的输出光路上。
2.根据权利要求1所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，还包括夹具（7）与调节装置（8），其中，夹具（7）用于支撑被测件（3）；调节装置（8）与夹具（7）固定连接，用于调节被测件（3）的位置与方向。
3.根据权利要求2所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述调节装置（8）包括三维调整机构（801）和旋转平台（802）。
4.根据权利要求3所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述被测件（3）的入瞳位于旋转平台（802）的旋转中心。
5.根据权利要求1或2所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述光源系统（1）包括光源（101）、孔径光阑（104）以及设置于光源（101）和孔径光阑（104）之间的滤光片（103）。
6.根据权利要求5所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述光源（101）设置于灯箱（102）内，且灯箱（102）与滤光片（103）对应的一侧开设有出光孔。
7.根据权利要求5所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述光源（101）通过光源接口（105）连接积分球（106），积分球（106）与滤光片（103）对应的位置开设有出光孔。
8.根据权利要求1所述的一种多视场波前测量装置，其特征在于，所述准直系统（2）采用表面涂有一层铝保护层的离轴抛物镜面作为反射式准直仪，且准直仪的直径大于被测件（3）的入瞳孔径。
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