TW202340691A - 用於測定被測光學系統之成像品質的方法與裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種測定被測光學系統(102)之成像品質的方法，其中該方法包括偵測該光學系統(102)之出射瞳後面的測量平面中的光學波前輪廓(107)之步驟、利用該波前輪廓(107)為該測量平面之多個子孔徑中的每個子孔徑測定光學分波前輪廓之步驟、利用所測定的該光學分波前輪廓為該等子孔徑中的每一者測定光學分成像品質之步驟。

Description

用於測定被測光學系統之成像品質的方法與裝置

本發明係關於一種如獨立請求項所述類型的、用於測定被測光學系統之成像品質的方法與裝置。

對於擴增實境(AR)和虛擬實境(VR)領域的應用和系統來說，眼盒(Eye-Box)內（即眼動範圍內）的成像品質是一個重要的品質參數。眼框可被理解為一個三維體積，眼睛的旋轉中心必須位於該三維體積中，方能完全透過眼動或旋轉來完整感知所呈現之影像。

US 10 277 893 B1描述一種佈置在被測VR頭盔後面的攝影機系統。其中，藉由測量裝置（例如攝影機）的機械移行來完成測量任務，該測量裝置佈置在試樣的出射瞳後面。藉由攝影機系統，以機械方式重建用戶的眼動。

在此背景下，本案提出如各獨立項所述的一種經改良的、用於測定被測光學系統之成像品質的方法與裝置。透過附屬項中所列之措施，可對獨立項中所提供的裝置進行有利的進一步設計與改良。

本案提出一種簡單而省時的方法來測定被測光學系統的成像品質，而無需採用例如掃描過程或機械柵格。其優點在於，可以從一次測量中獲得多個測量參數，從而亦能例如實現低出錯率。

本發明提出一種測定被測光學系統之成像品質的方法，該方法包括偵測光學系統出射瞳後面的測量平面中的光學波前輪廓之步驟、將測量平面劃分或分割成多個子孔徑之步驟、利用波前輪廓為測量平面的多個子孔徑中的每個子孔徑測定光學分波前輪廓之步驟、利用所測定的光學分波前輪廓為每個子孔徑測定光學分成像品質之步驟，藉此可對整個測量平面上的成像品質分布做出說明。

被測光學系統例如可實現為能夠與通常貼近人眼佩戴的AR/VR設備相結合之智慧眼鏡、智慧眼鏡的光學器件或眼鏡片。該方法能夠有利地測量並檢驗被測光學系統在眼盒內的成像品質。相應的測量結果例如可被用來檢驗或改良光學系統。光學波前輪廓可代表測量平面中的光學波前輪廓或測量平面上的光波影像。其中，光波可從光學系統的出射瞳開始朝測量平面方向傳播。波前輪廓會受被測光學系統的結構影響，該結構例如可影響被測光學系統的光路。如此便可根據波前輪廓的特徵推斷被測光學系統的成像品質。成像品質可與被測光學系統的光學傳遞函數的至少一個特性參數有關。子孔徑例如可被設計成測量平面的分段面，該等分段面可一起形成測量平面或測量平面位於眼盒內的一個部分。在此情況下，子孔徑有可能部分重疊，因為特別是在用於AR/VR的光學系統中，通常較大的出射瞳係藉由乘以通常較小的入射瞳而產生。因此，分波前輪廓合在一起（即整體上）可形成測量平面的被偵測到的波前輪廓。如此便可藉由分割波前輪廓來測定子孔徑的分波前輪廓。子孔徑例如可具有小於10 mm ²之尺寸。子孔徑例如可呈矩形、圓形或方形。子孔徑可以同等大小。子孔徑的尺寸可處於人眼瞳孔的數量級。分成像品質可與被測光學系統之可對應相關子孔徑的一個部分之光學傳遞函數的至少一個特性參數有關。有利的是，該方法可藉由所謂的一次性測量來測定眼盒內每個眼瞳位置上的成像品質，從而可大幅縮短測量所需時間。舉例來說，測量平面內之子孔徑的成像品質可被用來說明成像品質參數在整個測量平面上的分布。

作為替代方案，此處所描述的方法亦可應用於虛擬實境或擴增實境應用領域之外的其他近眼式光學系統。此種系統的一個例子是雙焦點隱形眼鏡或漸進式眼鏡片。此類光學器件具有出口孔徑被劃分為不同區域之特性，其中每個區域可各對應一個不同的折光力。因此，藉由此處所描述的方法亦能測定此類近眼式光學系統的成像品質分布。其中，可對應於不同折光力區域的子孔徑可具有不同尺寸，並且不必均勻分布在測量平面上。

US20210382323 A1揭露雙焦點隱形眼鏡的一個例子。該文獻中所描述的鏡片具有位於上鏡片區的遠視區和位於下鏡片區的近視區。該鏡片還具有在眼睛移動時起穩定作用的外環結構。透過隱形眼鏡相對於眼瞳的偏移來實現對隱形眼鏡之近區與遠區的利用。根據一種實施方式，可藉由不同定位的子孔徑以測量方式對此進行模擬。

根據一種實施方式，在偵測步驟中，可使用波前感測器偵測測量平面中的波前輪廓。波前感測器例如可實現為可被用來實施該方法之測試裝置的一部分。波前感測器可有利地偵測穿透被測光學系統的光束，並提供所偵測到的光束以進行評估。波前感測器例如可實現為習知的夏克-哈曼特(Shack-Hartmann)感測器。

可為測量平面預先確定在劃分步驟中用於將測量平面劃分成多個子孔徑的劃分規則。有利的是，劃分步驟可用於輕鬆測定眼盒內不同位置的成像品質，其中各個子孔徑可部分重疊。此外，可以省略對測量平面的機械柵格化或掃描處理。

此外，該方法可包括在偵測步驟之前確定測量體積之步驟，其中測量平面可代表測量體積的橫截面。測量體積的大小可與所用眼盒的大小相當。藉由確定大小合適且定位適當的測量體積，可以測定被測光學系統之與被測光學系統的預期後續用途相關的一個部分的成像品質。

根據一種實施方式，該方法可進一步包括為光學系統出射瞳後面的其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分成像品質之步驟。在該測定步驟中，可進一步利用其他分成像品質測定成像品質。測量平面和其他測量平面可有利地沿被測光學系統的光軸線性間隔開。舉例而言，被測光學系統可具有多個測量平面，其彼此之間的距離例如可均勻地實現。有利的是，可藉由一次測量測定其他分成像品質。其他測量平面可由多個其他子孔徑（即子區域）組成。這意味著每個其他子孔徑皆可形成為其他測量平面的一個分段。同樣，其他波前輪廓可由其他子孔徑的多個其他分波前輪廓組成。

此外，該方法可包括偵測其他測量平面中的其他光學波前輪廓之步驟，以及利用其他波前輪廓為其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓之步驟。有利的是，其他波前輪廓亦可用波前感測器來偵測。

作為測量的替代方法，可以在計算步驟中利用測量平面的波前輪廓來計算其他測量平面中的至少一個其他波前輪廓。此外，可以在測定步驟中利用其他波前輪廓為其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓。這意味著可從已經存在的關於波前輪廓之資料中推斷出其他波前輪廓。

根據一種實施方式，在計算步驟中，可藉由習知的光線追蹤演算法計算第二測量平面中的其他波前輪廓。光線追蹤演算法又稱光束跟蹤演算法，可代表一種基於光束發射來計算光束分布的演算法，該演算法能夠測定光束自空間中某一點開始的空間分布。有利的是，該演算法可提前實現，從而能例如利用先前偵測到的且附加性或替代性地所測定的與被測光學系統有關的資料來計算其他波前輪廓。作為替代方案，該計算步驟可在波動光學模型的數學基礎上進行。

根據一種實施方式，多個子孔徑的大小可不同於多個其他子孔徑的大小。舉例來說，這意味著子孔徑和其他子孔徑的尺寸有可能存在差別。此外，可以在多個評估迭代之間劃分測量平面，並且作為補充方案或替代方案，可以在多個評估迭代之間劃分其他測量平面。

此外，本發明提出一種用於測定被測光學系統之成像品質的裝置，其中該裝置包括用於容置被測光學系統的容置裝置、用於偵測被測光學系統出射瞳後面的測量平面中之光學波前輪廓的其他光學系統，以及評估裝置，該評估裝置用於將測量平面劃分成多個子孔徑，利用波前輪廓為測量平面的多個子孔徑中之每個子孔徑測定光學分波前輪廓，以及利用所測定的光學分波前輪廓為每個子孔徑測定光學分成像品質。

該裝置例如可實現為測量裝置，例如可用於光學系統（例如智慧眼鏡或一般的AR/VR用系統）的製造或測試。容置裝置例如可實現為支架，例如抓持臂或保持臂，或者僅實現為容置區域。其他光學系統例如可實現為感測器單元，例如波前感測器。評估裝置亦可被稱為計算單元，該計算單元可與其他光學系統連接。該裝置可有利地作為光學測量技術對例如AR/VR頭盔、此類頭盔的組件或眼科光學儀器進行影像品質鑑定。因此，所述方法能夠快速地對眼盒內多個測量位置和不同孔徑的影像品質進行虛擬評估，例如用於AR/VR測量技術以及一般性地用於眼科光學系統的測量技術，如雙目鏡、眼鏡或矯正鏡片。亦能對所謂的近眼顯示器進行鑑定。有利的是，可以針對眼瞳在眼盒內的不同定位來測定成像品質。該裝置可有利地被設計成透過一次性測量（即僅藉由一次測量）在1到3秒的範圍內進行該測定。藉此可有利地降低裝置的複雜性，以節省成本。

根據一種實施方式，該裝置可具有光源，該光源用於在被測光學系統容置在容置裝置中時照亮被測光學系統。該光源例如可形成為發光二極體(LED)或例如形成為雷射光源。在此情況下，該光源被設計用來發出光線，從而照亮被測光學系統。

光源後面可設有用於對自光源發出的光束進行準直的附加光學系統。用於對自光源發出的光束進行準直的光學系統可有利地實現為投影機單元，該投影機單元例如可包括至少一個光學透鏡。

此外，其他光學系統可與被測光學系統的光軸成一定角度地進行樞轉。該可樞轉性使得其他光學系統可以有利地樞轉至能夠在至少一個離軸視場角位上測定一個或多個分成像品質之程度。

根據一種實施方式，用於偵測光學波前輪廓的其他光學系統可具有望遠鏡和夏克-哈曼特感測器。望遠鏡和夏克-哈曼特感測器可有利地被共用殼體包圍，並且可被稱為其他光學系統的組件。該等組件例如可固定地（即相對於彼此靜止地）佈置在殼體內部，以使與殼體相隔固定距離的物體成像到感測器上。

圖1示出用於測定被測光學系統102之成像品質的裝置100的實施例示意圖。舉例而言，裝置100亦可被稱為測量裝置或測試裝置。其中，光學系統102例如實現為眼鏡片、波導或另外的、例如與智慧眼鏡結合使用或在擴增實境(AR)或虛擬實境(VR)領域用作AR/VR眼鏡之元件。為此，裝置100具有用於容置被測光學系統102的容置裝置104。此處僅以舉例方式示出容置裝置104的形狀。容置裝置104例如可實現為抓持臂或保持臂，該抓持臂或保持臂進一步可選地在至少一個系統邊緣處保持住光學系統102。裝置100進一步具有其他光學系統106，該其他光學系統用於偵測被測光學系統102之出射瞳後面的測量平面內的光學波前輪廓107。舉例而言，其他光學系統106亦可被稱為感測器裝置，因為根據本實施例，該其他光學系統具有實施為波前感測器或夏克-哈曼特感測器之感測器單元108。根據本實施例，光學系統106可選地包括望遠鏡110。裝置100進一步具有與其他光學系統106連接的評估裝置112，該評估裝置被設計為利用波前輪廓107來為測量平面之多個子孔徑中的每個子孔徑測定光學分波前輪廓，進一步利用所測定的光學分波前輪廓來為每個子孔徑測定光學分成像品質，進而利用分成像品質來對選定測量平面中之成像品質的空間分布做出說明。評估裝置112相應地亦可被理解成計算單元，該計算單元被設計為控制及/或執行用於測定被測光學系統102之成像品質的方法。下面將參照圖5至圖6對相應的方法進行詳細描述。根據一個實施例，其他光學系統106還具有殼體114，該殼體被設計為保護望遠鏡110和感測器單元108免受外部影響。僅作為可選方案，其他光學系統106例如可在至少兩個相反的方向118上圍繞被測光學系統102的光軸116樞轉。

裝置100可選地具有光源120，該光源被設計為在被測光學系統102容置在容置裝置104中時照亮被測光學系統102。為此，根據本實施例，光源120朝被測光學系統102方向發出具有預定光參數的光束122。光束122穿透被測光學系統102，而從被測光學系統102射出的光束則由感測器單元108偵測。

換言之，本案係有關於對貼近眼睛佩戴的光學系統102的成像品質測量。除眼鏡片之外，該等光學系統特別是還包括擴增實境或虛擬實境(AR/VR)設備中的波導。在此類應用中，以電子方式生成的影像被投射到觀看者的視野中。為了讓用戶能夠不受限制地感知，在眼動範圍內有足夠好的成像品質是很重要的。此範圍被稱為所謂的「眼盒」。眼盒在此被理解為一個三維體積，眼睛的旋轉中心必須位於該三維體積中，方能完全透過眼動來感知整個影像。根據本實施例，其他光學系統106佈置在眼盒區域內。

眼盒內的成像品質是一個重要的品質參數，藉由本案所提出的方法可以有利地對其進行檢驗。例如，在眼盒內的每個眼睛位置（更準確地說，在每個瞳孔位置）上測量以調製傳遞函數(Modulation Transfer Function; MTF)和可選的各種其他參數表示的成像品質。僅作為可選方案，本案能夠對眼盒所包圍的整個體積進行完整檢驗，在本案範圍內，該體積被理解為測量體積。測量體積通常具有25 mm × 25 mm × 25 mm之延伸度。藉由用波前感測器108測定的測量資料，亦能可選地測定其他特徵性參數，例如眼盒內的強度分布。

根據一個實施例，裝置100包括光源120，該光源可選地具有用於光束整形的光學器件，這取決於是以準直方式還是以發散方式照亮又稱試樣之光學系統102。舉例來說，若事關無焦點光學系統102，例如用於AR/VR眼鏡的波導，則需要對光學系統102進行準直照明。其他光學系統106位於固定在合適支架（即容置裝置104）上的光學系統102後面，被用來測量波前輪廓107。在此處所圖示的例子中，該其他光學系統可選地包括夏克-哈曼特感測器作為感測器單元108，並帶有望遠鏡110。根據本實施例，望遠鏡110被設計用來調整光束橫截面，以使感測器單元108的偵測面被充分照亮。夏克-哈曼特感測器的偵測面通常具有7 mm × 7 mm至15 mm × 15 mm之尺寸。望遠鏡110和感測器單元108示例性地安裝在共用殼體114中。根據本實施例，在被稱為計算單元的評估裝置112（例如PC）中對測量結果進行評估。此外，殼體114和其他光學系統106可轉動明確的角度，以便在視場角大於0°時亦能測量波前輪廓107。作為夏克-哈曼特感測器的替代，感測器單元108亦可實現為基於其他測量原理的波前感測器。

圖2示出用於測定被測光學系統102之成像品質的裝置100的實施例示意圖。此處所示的裝置100與圖1中所描述的裝置100相似。根據本實施例，光源120後面設有用於對自光源120發出的光束進行準直的附加光學系統200。附加光學系統200例如具有一個或多個用於傳導光線的透鏡。光源120和附加光學系統200例如整體上實現為投影機單元202。

根據本實施例，自投影機單元202發出的光射在被測光學系統102的入射瞳204上，該入射瞳位於公共軸線205上。光學系統102進一步具有出射瞳206，透過該出射瞳，準直光束122最終朝眼盒208方向射出，在該眼盒內，在多個測量平面（例如測量平面210）和至少一個其他測量平面211上偵測光束的波前輪廓。根據本實施例，示例性地圖示四個相對於彼此定距佈置且可各自具有一定曲率之測量平面210、211。此外還示例性地示出整個測量平面210上的波前輪廓213的記錄。另外還圖示了分波前輪廓215的記錄。

圖2中還標出眼盒208的一個部分212，在接下來的至少一個圖式中將以圖解方式對該部分進行詳細說明。部分212例如代表某個眼位和子孔徑。

圖3示出測量平面210中的波前輪廓213的實施例簡圖。此處所示的波前例如對應於圖2中所提到的測量平面210內的波前，並相應示出整個測量平面210上的波前測量結果。以例如用於AR的波導為例，測量平面210的波前輪廓213包含眼盒208內的測量平面210的子孔徑212。該子孔徑212例如具有下圖中示例性地用簡圖所呈現的分波前輪廓215。

根據本實施例，測量平面210中的波前輪廓213呈現為xyz圖中的三維圖，為清楚起見，省略了坐標軸。眼盒本身通常具有例如為25 mm × 25 mm × 25 mm之尺寸。

圖4示出分波前輪廓215的實施例簡圖。分波前輪廓215例如對應於圖3中所提到的來自子孔徑212的分波前輪廓215，只不過被放大圖示而已。分波前輪廓215例如對應於在眼盒中定位眼瞳所常用的尺寸，即3 mm直徑。圖5至圖6中之至少一者所描述的方法被用來測定這樣一個區域的成像品質。在測量平面210中的整個波前輪廓213為已知的情況下，可為任意數量的子孔徑212測定分波前輪廓，以便在x、y方向上進行虛擬掃描。例如透過光束追蹤來計算虛擬的z向定位。在此情況下，測量時間例如在1與3秒之間，並且舉例來說，只需要不太複雜的測量設備。

圖5示出測定被測光學系統之成像品質的方法500的實施例流程圖。其中，例如使用圖1至圖2中之至少一者所描述的裝置來實施方法500。為此，方法500包括偵測光學系統出射瞳後面的測量平面中的光學波前輪廓之步驟502、利用該波前輪廓為測量平面之多個子孔徑中的每個子孔徑測定光學分波前輪廓之步驟504、利用所測定的光學分波前輪廓為每個子孔徑測定光學分成像品質之步驟506以及利用分成像品質測定測量平面中的成像品質分布之可選步驟508，該可選步驟僅示例性地圖示於圖3至圖4中的至少一者中。方法500進一步包括將測量平面劃分為多個子孔徑之步驟510。根據本實施例，在測定步驟504之前執行劃分步驟510。舉例而言，多個子孔徑的大小不同於其他測量平面之多個可選其他子孔徑的大小。

根據本實施例，在偵測步驟502中，使用波前感測器偵測測量平面中的波前輪廓。在測定步驟504中，藉由測量平面中的波前輪廓進一步為多個子孔徑中的每個子孔徑測定單個分波前輪廓，以便在測定步驟506中，利用每個子孔徑各自所對應的、測定了的分波前輪廓為每個子孔徑測定分成像品質。

可選地，方法500進一步包括其他步驟，例如確定步驟509，該步驟係在偵測步驟502之前執行，在該步驟中確定測量體積。在此情況下，測量平面例如代表測量體積的橫截面。

根據一個實施例，方法500進一步包括例如使用其他波前感測器或使用用於偵測第一波前的波前感測器來偵測其他測量平面中的其他光學波前輪廓之步驟512。在測定步驟514中，利用其他波前輪廓為其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓。在此之前，劃分步驟510亦被應用於其他測量平面。

根據本實施例，方法500包括為光學系統出射瞳後面的其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分成像品質之步驟516，以便在可選的測定步驟508中，利用其他分成像品質以計算方式測定成像品質的分布。其中，測量平面和其他測量平面沿光學系統的光軸線性間隔開，藉此使計算出來的分成像品質分布在一個體積內。

方法500進一步可選地包括利用測量平面的波前輪廓計算其他測量平面中的其他波前輪廓之步驟518。其中，計算步驟518應被理解為實施變體或者作為偵測其他光學波前輪廓之步驟512的補充。根據本實施例，例如藉由光線追蹤演算法計算第二測量平面中的第二波前輪廓。若執行了計算步驟518，則在測定步驟514中，利用計算出來的其他波前輪廓為其他測量平面的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓。

以相應的方式，可以測定更多其他測量平面的更多其他波前輪廓，並利用該等波前輪廓來測定成像品質。

圖6示出測定被測光學系統之成像品質的方法500的實施例流程圖。該方法500例如對應於圖5中所描述的方法500，僅在流程圖的表示上有所不同。根據本實施例，方法500亦包括用於在偵測步驟502之前確定測量體積之確定步驟509以及在測定步驟504之前將測量平面劃分為多個子孔徑之步驟510。根據本實施例，各個步驟可重複執行，舉例而言，在利用先前測定的分成像品質測定成像品質分布的步驟508之後，針對其他測量平面再次執行偵測步驟502。

作為替代方案，在步驟518中，利用測量平面的波前輪廓計算其他測量平面中的其他波前輪廓，進而利用先前偵測到的資料測定其他測量平面中的成像品質。

換言之，在第一方法步驟502中，藉由測量技術偵測位於被測光學系統出射瞳後面的第一測量平面中的光學波前輪廓。舉例來說，此時可使用夏克-哈曼特波前感測器。當然，其他方法（例如干涉測量法）亦可用於光學波前測量。為此，測量平面例如包括試樣或其一部分之整個出射瞳或者說眼盒的橫截面大小。可選地，在準備步驟509中定義所需測量體積。

在下一步驟510中，將測量平面劃分為多個小的子孔徑或子區域。其中，各個子孔徑的延伸度處於人眼瞳孔的數量級，即例如為2.5 mm直徑。亦可選擇性地在準備步驟中調整此設置。換言之，在劃分步驟510中，將測量平面的整個波前細分或分割成多個分波前。然後，在測定步驟504中，從整個測量平面的波前輪廓中測定每個單一子孔徑的波前輪廓。在測定步驟506中，從每個分波前中例如測定試樣在子孔徑內部之局部成像品質的局部參數。此種參數例如為調製傳遞函數(MTF)或像差，如彗差或像散。

由於此時已知曉了測量平面內每個子孔徑的成像品質，在進一步的步驟508中便可對成像品質參數（例如MTF）在整個測量平面上的分布做出說明。舉例而言，可以對MTF超過或低於預定臨限值的眼位做出說明。藉此可對測量平面中的MTF分布進行詳細評估，而不必明確測量每個可能眼位上的波前，如此可整體上縮短測量時間。為此，可以在步驟508中例如進行相應的臨限值比較。

為了測定整個測量體積中的成像品質，根據本實施例，在接下來的方法步驟518中測定光學波前沿試樣光軸的分布。更確切地說，以計算方式測定至少一個與第一測量平面相隔明確距離z之其他測量平面中的波前輪廓，此係在圖5所示的可選計算步驟中進行。若波前輪廓係在第一z向位置測得，則例如藉由光線追蹤演算法來實現波前輪廓計算。根據本實施例，每個眼瞳位置的成像品質同樣是根據以計算方式測定的波前而測定。可針對整個測量體積中任意數量的平面重複執行此步驟518。

作為替代方案，可選擇在完成步驟508（測定一個測量平面中的成像品質分布）之後，藉由針對其他測量平面重複執行偵測步驟502（例如沿z軸移動波前感測器）來以測量方式偵測該其他測量平面中的波前輪廓。亦可針對任意數量的測量平面重複執行步驟502。原則上亦可與步驟502、518相結合。

圖7示出根據一個實施例之被測光學系統102的操作裝置700的示意圖。光學系統102例如對應於圖1或圖2之一所描述的光學系統102，並且根據本實施例被配置成處於備用狀態。根據本實施例，投影機單元202朝光學系統102方向定向，其中投影機單元202至少與圖2中所描述的投影機單元202相似。另外，此處所示的操作裝置700與圖2中所描述的裝置結構相一致。只不過本實施例示出了觀看者的眼睛702，在AR用波導的示意圖中，該觀看者的眼瞳704示意性地定位在三維眼盒208的區域中。

圖8示出根據一個實施例的測量平面210的視圖。測量平面210被繪製在一個具有x軸和y軸的圖中，該等軸分別以公釐為單位顯示測量平面210的一個空間延伸度。測量平面210代表眼盒的一個橫截面。測量平面210示例性地呈現為方形，並被細分成多個（例如16個）方形分段812。每個分段812各對應一個眼位。每個分段812各具有一個子孔徑212。相鄰子孔徑212可具有重疊區域。每個子孔徑212和每個眼位皆被示例性地分配了作為分成像品質820的MTF值。所圖示的子孔徑212例如具有介於0.2與0.9之間的MTF值。

100:裝置 102:被測光學系統 104:容置裝置 106:其他光學系統 107:波前輪廓 108:感測器單元 110:望遠鏡 112:評估裝置 114:殼體 116:光軸 118:方向 120:光源 122:光束 200:附加光學系統 202:投影機單元 204:入射瞳 205:公共軸線 208:眼盒 210:測量平面 211:其他測量平面 212:部分/子孔徑 213:波前輪廓 215:分波前輪廓 500:方法 502:步驟 504:步驟 506:步驟 508:步驟 509:步驟 510:步驟 512:步驟 514:步驟 516:步驟 518:步驟 700:操作裝置 702:眼睛 704:眼瞳 812:分段 820:分成像品質

本案的實施例圖示於圖式中，在接下來的說明中將對其進行詳細闡述。其中： [圖1]為用於測定被測光學系統之成像品質的裝置的實施例示意圖； [圖2]為用於測定被測光學系統之成像品質的裝置的實施例示意圖； [圖3]為具有三維波前輪廓之測量平面的一個部分的實施例簡圖； [圖4]為分波前輪廓之三維表示的實施例簡圖； [圖5]為測定被測光學系統之成像品質的方法的實施例流程圖； [圖6]為測定被測光學系統之成像品質的方法的實施例流程圖； [圖7]為根據一個實施例之被測光學系統的操作裝置的示意圖；以及 [圖8]為根據一個實施例之測量平面的視圖。

在以下對本發明的有利實施例的描述中，各圖中所圖示的、具有類似作用的元件將使用相同或類似的符號，這些元件將不再重複說明。

100:裝置

102:被測光學系統

104:容置裝置

106:其他光學系統

107:波前輪廓

108:感測器單元

110:望遠鏡

112:評估裝置

114:殼體

116:光軸

118:方向

120:光源

122:光束

Claims (13)

1. 一種測定被測光學系統(102)之成像品質的方法(500)，其中該方法(500)包括以下步驟： 偵測(502)該光學系統(102)之出射瞳(206)後面的測量平面(210)中的光學波前輪廓(107; 213)； 將該測量平面(210)劃分(510)成多個子孔徑(212)； 利用該波前輪廓(107; 213)為該測量平面(210)之多個子孔徑(212)中的每個子孔徑(212)測定(504)光學分波前輪廓(215)；以及 利用所測定的該光學分波前輪廓(215)為該等子孔徑(212)中的每一者測定(506)光學分成像品質(820)。
2. 如請求項1所述之方法(500)，其中，在該偵測步驟(502)中，使用波前感測器偵測該測量平面(210)中的波前輪廓(107; 213)。
3. 如請求項1或2所述之方法(500)，其包括在該偵測步驟(502)之前確定測量體積之步驟(509)，其中該測量平面(210)代表該測量體積的橫截面。
4. 如請求項1至3中任一項所述之方法(500)，其包括偵測其他測量平面(211)中的其他光學波前輪廓之步驟(512)，以及利用該其他波前輪廓為該其他測量平面(211)的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓(215)之步驟(514)。
5. 如請求項1至3中任一項所述之方法(500)，其包括利用該測量平面(210)的波前輪廓(107; 213)計算其他測量平面(211)中的至少一個其他波前輪廓之步驟(518)，以及利用該其他波前輪廓為該其他測量平面(211)的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分波前輪廓(215)之步驟(514)。
6. 如請求項4或5所述之方法(500)，其包括為該光學系統(102)之出射瞳(206)後面的該其他測量平面(211)的多個其他子孔徑中之每個其他子孔徑測定其他光學分成像品質(820)之步驟(516)。
7. 如請求項5所述之方法(500)，其中，在該計算步驟(518)中，藉由光線追蹤演算法計算該其他測量平面(211)中的其他波前輪廓。
8. 如請求項4至7中任一項所述之方法(500)，其中，該等多個子孔徑(212)的大小不同於該等多個其他子孔徑的大小。
9. 一種用於測定被測光學系統(102)之成像品質的裝置(100)，其中該裝置具有以下特徵： 容置裝置(104)，用於容置該被測光學系統(102)； 其他光學系統(106)，用於偵測該被測光學系統(102)之出射瞳(206)後面的測量平面(210)中的光學波前輪廓(107; 213)；以及 評估裝置(112)，用於將該測量平面(210)劃分(510)成多個子孔徑(212)，利用該波前輪廓(107; 213)為該測量平面(210)的多個子孔徑(212)中之每個子孔徑(212)測定光學分波前輪廓(215)，以及利用所測定的該光學分波前輪廓(215)為該等子孔徑(212)中的每一者測定光學分成像品質(820)。
10. 如請求項9所述之裝置，其包括光源(120)，該光源用於在該被測光學系統(102)容置在該容置裝置(104)中時照亮該被測光學系統(102)。
11. 如請求項10所述之裝置(100)，其中，該光源(120)後面設有用於對自該光源(120)發出的光束(122)進行準直的附加光學系統(200)。
12. 如請求項9至11中任一項所述之裝置(100)，其中，該其他光學系統(106)可與該被測光學系統(102)的光軸(116)成一定角度地進行樞轉。
13. 如請求項9至12中任一項所述之裝置(100)，其中，用於偵測該光學波前輪廓(107; 213)的該其他光學系統(106)具有望遠鏡(110)和夏克-哈曼特感測器。