CN215178520U - 一种波前检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波前检测设备，包括光源、设于光源侧的波前补偿系统、设于所述波前补偿系统出光侧的耦合系统、设于所述耦合系统出光侧的检测系统、连接所述波前补偿系统、耦合系统和检测系统的控制系统以及设于所述耦合系统出光侧和所述检测系统入光侧之间的待测器件，所述耦合系统包括可变焦光学镜头。本实用新型既能完成对输入的波前/待测器件的波前进行补偿，也能直接检测补偿后的波前，大大提高了对不同待测镜头的检测效率，缩短检测周期，同时降低检测成本。

Description

一种波前检测设备

技术领域

本实用新型涉及光学设备领域，尤其涉及一种波前检测设备。

背景技术

现有波前检测设备成本较高、检测周期较长、检测效率较低。例如专利CN111256956A中公开的一种非完整镜头的波前测量设备及波前检测方法。其包含波前补偿系统、控制系统、耦合系统及检测系统，该耦合系统包括耦合透镜，主要用于匹配待测非完整镜头的输出光与空间光调制器，对于不同的待测非完整镜头需要不同的耦合透镜进行补偿，这样虽然能完成对非完整镜头的波前检测，但大大增加了测试非完整镜头的成本及效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种波前检测设备，既能完成对输入的波前/待测器件的波前进行补偿，也能直接检测补偿后的波前。

本实用新型通过如下方式解决该技术问题：

光源；

波前补偿系统，设于所述光源侧；

耦合系统，设于所述波前补偿系统的出光侧；

检测系统，设于所述耦合系统的出光侧；

控制系统，所述控制系统与所述波前补偿系统、耦合系统和检测系统连接；

待测器件，设于所述耦合系统出光侧和所述检测系统入光侧之间；

所述耦合系统包括可变焦光学镜头。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述可变焦光学镜头为Tlens镜头，所述Tlens镜头的光焦度为φ，φ满足以下条件：-9m^-1≤φ≤﹢4m^-1；

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述Tlens镜头的长度为L，L满足以下条件：2.8mm≤L≤3.6mm；宽度为W，W满足以下条件：2.8mm≤W≤3.6mm；厚度为T，T满足以下条件：0.3mm≤T≤0.5mm。

优选的，所述Tlens镜头的长度L为3.2mm，宽度W为3.2mm，厚度T为0.4mm。

采用可变焦的Tlens镜头对不同的光学系统进行检测，能够满足不同光学系统对放大倍率和数值孔径的的要求，既能完成对输入的波前/待测器件的波前进行补偿，也能直接检测补偿后的波前，大大提高了对不同待测镜头的检测效率，缩短检测周期，同时降低检测成本。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述波前补偿系统包括分光棱镜与反射式空间光调制器，所述分光棱镜包括面对所述光源的入射面以及面对所述反射式空间光调制器与所述Tlens镜头的反射斜面，所述反射斜面能够将所述空间光调制器发出的调制光反射至所述Tlens镜头。

作为本实用新型的一种优选实施方式，该反射式空间光调制器220的调制类型为相位型的光强cd的范围为1W/cm²≤cd≤2W/cm²。其具有开口率高、有效像素面积占比高、光能利用率高、光强对比度高等优点。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述控制系统包括个人电脑、工控机或工作站，所述控制系统与所述反射式空间光调制器和所述Tlens镜头连接。

控制系统根据计算输入的初始数据调控SLM，并同步调控Tlens及检测系统，使经SLM调控的波前经过Tlens、待测器件后被检测系统接收、判断是否能够准确输出检测结果(判断依据可以是输出的MTF值在特定线对数下大于某一值)。若是则输出检测结果，若否则根据数据重新计算调整SLM的输出波前。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述夏克-哈特曼波前传感器包括CCD传感器或CMOS传感器，以及设于所述CCD传感器或CMOS传感器前的微透镜阵列。既可以检测平面光波前，也可以使用与待测器件相匹配的CCD/CMOS，通过计算得出待测系统的ThroughFocus曲线。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述待测器件包括透镜、透镜组、透镜单群组、变焦系统或变焦系统单群组。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述光源包括平行光源或点光源。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述平行光源或点光源为单色光、待测镜头或模组的自带光源或检测设备的自带光源。

综上，本实用新型的积极进步效果为：通过采用可变焦的Tlens镜头，大大提高了对不同待测镜头的检测效率，缩短检测周期，同时降低检测成本。

附图说明

下面结合附图来对本实用新型进行进一步的说明：

图1为本波前检测设备的光路图；

图2为图1中Tlens镜头的结构图；

其中：

100-光源；

200-波前补偿系统；

210-分光棱镜，211-入射面，212-反射斜面；

220-反射式空间光调制器；

300-耦合系统；

310-Tlens镜头，311-玻璃基板，312-玻璃薄膜，313-聚合物，314-压电薄膜；

400-检测系统；

500-控制系统；

600-待测器件。

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的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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“相连”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本波前检测设备的光路图。

如图1所示，一种波前检测设备，包括光源100、设于光源侧的波前补偿系统200、设于波前补偿系统200出光侧的耦合系统300、设于耦合系统300出光侧的检测系统400、连接波前补偿系统200、耦合系统300和检测系统400的控制系统400以及设于耦合系统300出光侧和检测系统400入光侧之间的待测器件600。

该耦合器件300包括可在控制系统500的控制下进行自动变焦的可变焦镜头，具体的来说，其为Tlens镜头310。

图2显示了本Tlens镜头310的结构图，如图2所示，该Tlens镜头310包括玻璃基板311、玻璃薄膜312、设于玻璃基板311与玻璃薄膜312之间的聚合物313以及设于玻璃薄膜312两侧的压电薄膜314。

在使用时，控制系统500对两侧的压电薄膜314施加电流，压电薄膜314在电流的作用下发生形变，压迫位于玻璃基板311和玻璃薄膜312之间的聚合物，使聚合物313形变成中间高、两边低的类似凸透镜的结构，实现放大倍率的调整。

需要说明的是，由于Tlens镜头310为现有技术，因此本实用新型仅对其工作原理进行简单的描述，而不再进一步赘述。

具体的，该Tlens镜头310的光焦度为φ，φ满足以下条件：-9m^-1≤φ≤﹢4m^-1；长度为L，L满足以下条件：2.8mm≤L≤3.6mm；宽度为W，W满足以下条件：2.8mm≤W≤3.6mm；厚度为T，T满足以下条件：0.3mm≤T≤0.5mm。以能够实现对不同光学系统的测量、满足不同光学系统的放大倍率与数值孔径要求。

该波前补偿系统200包括分光棱镜210与反射式空间光调制器220(Spatial LightModulator,SLM)。

该反射式空间光调制器220的调制类型为相位型，分辨率为800X600，像元尺寸为8μm，相位φ的范围为0≤φ≤2π，光强cd的范围为1W/cm²≤cd≤2W/cm²。其具有开口率高、有效像素面积占比高、光能利用率高、光强对比度高等优点。

该分光棱镜210呈三角形，包括面对光源100的入射面211，面对反射式空间光调制器220与Tlens镜头310入光侧的反射斜面212。光源100发出的光能够经分光棱镜210出射到反射式空间光调制器220。由反射式空间光调制器220发出的调制光能够被反射斜面212反射至Tlens镜头310的入光侧。

该待测器件600可以是透镜、透镜组、透镜单群组、变焦系统、变焦系统单群组等。

该光源100可以是平行光源或点光源。该平行光源或点光源可以是单色光，也可以是待测镜头或模组的自带光源，还可以是检测设备包含的光源。

该控制系统500可以是个人电脑、工控机或工作站，该控制系统与反射式空间光调制器和Tlens镜头电性连接。

该检测系统400可以是夏克-哈特曼(Shark Hartmann)波前传感器，其包括CCD/CMOS传感器以及装在CCD/CMOS传感器前的微透镜阵列，可以检测平面光波前，也可以使用与待测器件600相匹配的CCD，通过计算得出待测系统的离焦曲线(Through Focus Curve)。

以上便是本实用新型的整体结构，其使用方式如下：

由光源100发出的光经分光棱镜210的入射面211入射到反射式空间光调制器220；

控制系统500根据计算输入的初始数据调控反射式空间光调制器220，反射式空间光调制器220根据输入的初始数据对光进行调制，并将调制光出射到分光棱镜210的反射斜面212；

反射斜面212反射调制光，使调制光在经过Tlens镜头310、待测器件600后射入检测系统400，该控制系统500同步调控Tlens镜头310与检测系统400，使调制光能够被检测系统400接收；

检测系统400接收、判断是否能够准确输出检测结果(判断依据可以是输出的调制传递函数值(MTF)在特定线对数下大于某一值)。若是则输出检测结果，若否则根据数据重新计算调整反射式空间光调制器的输出波前。

以上便是本波前检测设备的整体工作方式，其积极进步效果在于：采用可变焦的Tlens镜头310对不同的光学系统进行检测，能够满足不同光学系统对放大倍率和数值孔径的的要求，既能完成对输入的波前/待测器件的波前进行补偿，也能直接检测补偿后的波前，大大提高了对不同待测镜头的检测效率，缩短检测周期，同时降低检测成本。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用于说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (11)

1.一种波前检测设备，其特征在于,包括；

光源；

波前补偿系统，设于所述光源侧；

耦合系统，设于所述波前补偿系统的出光侧；

检测系统，设于所述耦合系统的出光侧；

控制系统，所述控制系统与所述波前补偿系统、耦合系统和检测系统连接；

待测器件，设于所述耦合系统出光侧和所述检测系统入光侧之间；

所述耦合系统包括可变焦光学镜头。

2.根据权利要求1所述的波前检测设备，其特征在于：所述可变焦光学镜头为Tlens镜头，所述Tlens镜头的光焦度为φ，φ满足以下条件：-9m^-1≤φ≤﹢4m^-1。

3.根据权利要求2所述的波前检测设备，其特征在于：所述Tlens镜头的长度为L，L满足以下条件：2.8mm≤L≤3.6mm；宽度为W，W满足以下条件：2.8mm≤W≤3.6mm；厚度为T，T满足以下条件：0.3mm≤T≤0.5mm。

4.根据权利要求3所述的波前检测设备，其特征在于：所述Tlens镜头的长度L为3.2mm，宽度W为3.2mm，厚度T为0.4mm。

5.根据权利要求2所述的波前检测设备，其特征在于：所述波前补偿系统包括分光棱镜与反射式空间光调制器，所述分光棱镜包括面对所述光源的入射面以及面对所述反射式空间光调制器和所述Tlens镜头的反射斜面，所述反射斜面能够将所述空间光调制器发出的调制光反射至所述Tlens镜头。

6.根据权利要求5所述的波前检测设备，其特征在于：所述反射式空间光调制器(220)的光强cd的范围为1W/cm²≤cd≤2W/cm²。

7.根据权利要求6所述的波前检测设备，其特征在于：所述控制系统包括个人电脑、工控机或工作站，所述控制系统与所述反射式空间光调制器和所述Tlens镜头电性连接。

8.根据权利要求1所述的波前检测设备，其特征在于：所述检测系统包括CCD传感器或CMOS传感器以及设于所述CCD传感器或CMOS传感器前的微透镜阵列。

9.根据权利要求1所述的波前检测设备，其特征在于：所述待测器件包括透镜、透镜组、透镜单群组、变焦系统或变焦系统单群组。

10.根据权利要求1所述的波前检测设备，其特征在于：所述光源包括平行光源或点光源。

11.根据权利要求10所述的波前检测设备，其特征在于：所述光源包括单色光、待测镜头或模组的自带光源或检测设备的自带光源。

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