一种望远镜面型光学检测系统及方法与流程

本发明涉及镜面检测，具体涉及对拼接的望远镜面型检测的光学检测系统。

背景技术：

1、拼接望远镜是一种通过组合多个镜筒或镜片来构建更大有效孔径的望远镜。拼接望远镜可以提高光学分辨率和观测灵敏度，但是不同镜面之间存在面型误差（包括平整度误差）大的问题。面型平整度影响不同镜面之间的相位差和光程差。现有的面型误差检测方法大致可以分为两大类：第一类是使用特定的传感器直接测量面型误差，比如使用改进的shack-hartmann波前传感、mach-zehnder干涉仪传感器、曲率传感器、金字塔传感器、分散条纹传感器等。第二类是利用图像处理的方法，从图像中推导出面型误差，例如相位恢复方法、相位差异方法等。无论采用哪种方法，都需要将光束照射在待测拼接镜上。

2、目前采用的拼接望远镜的面型误差检测方式通常只检测整镜的面型，局部面型靠其他传感器提供（如位置传感器、运动传感器等），此方法镜面检测分辨率低，难检测局部微细变化。

技术实现思路

1、本发明提供一种望远镜面型光学检测系统，既能够对整镜面型进行整体检测，又能够针对局部面型进行检测。

2、另外，本发明的目的还在于提供一种望远镜面型光学检测方法。

3、根据第一方面，一种实施例中提供一种望远镜面型光学检测系统，包括：

4、光源，所述光源用于提供射向被测镜的检测光线；

5、数字微镜器件，所述数字微镜器件包括阵列布置的反射单元，所述数字微镜器件用于布置在所述被测镜的光瞳共轭位置；

6、波前传感器，所述波前传感器处于所述数字微镜器件的光瞳共轭位置；所述数字微镜器件用于仅使经过所述被测镜上被检测区域的光束能够反射至所述波前传感器上；所述波前传感器用于测量所接收到光束的波前参数，以实现对所述被检测区域的面型检测；

7、以及控制器，所述控制器与所述数字微镜器件连接，所述控制器能够控制所述反射单元的反射角度，调节所述被检测区域的大小以及所述被检测区域在所述被测镜上的位置。

8、进一步的，一种实施例中，所述望远镜面型光学检测系统包括光束缩放系统，所述光束缩放系统处于所述波前传感器与所述数字微镜器件之间的光路上，所述光束缩放系统能够对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器上的光束进行缩放。

9、更进一步的，一种实施例中，所述光束缩放系统包括固定焦距透镜和可变焦距透镜，所述可变焦距透镜的焦距可调，所述固定焦距透镜处于所述可变焦距透镜与所述数字微镜器件之间的光路上，所述可变焦距透镜与所述固定焦距透镜之间的间距a可调，使所述可变焦距透镜的焦点与所述固定焦距透镜的焦点重合；所述波前传感器与所述可变焦距透镜之间的间距b可调，使所述波前传感器始终处于所述数字微镜器件的光瞳共轭位置；通过调节所述可变焦距透镜的焦距、所述间距a和所述间距b，能够实现对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器上光束的缩放。

10、更进一步的，一种实施例中，所述望远镜面型光学检测系统包括第一平移座，所述第一平移座包括第一固定座体和第一移动座体，所述第一移动座体能够相对所述第一固定座体移动，所述可变焦距透镜安装在所述第一移动座体上；通过使所述第一移动座体相对所述第一固定座体移动，能够增大或者减小所述间距a。

11、更进一步的，一种实施例中，所述第一平移座包括驱动所述第一移动座体相对所述第一固定座体移动的第一电驱动机构，所述第一电驱动机构与所述控制器连接，所述控制器能够根据所述可变焦距透镜的焦距控制所述第一电驱动机构。

12、进一步的，一种实施例中，所述望远镜面型光学检测系统包括第二平移座，所述第二平移座包括第二固定座体和第二移动座体，所述第二移动座体能够相对所述第二固定座体移动，所述波前传感器安装在所述第二移动座体上；通过使所述第二移动座体相对所述第二固定座体移动，能够调节所述波前传感器的位置，以增大或者减小所述间距b。

13、更进一步的，一种实施例中，所述第二平移座包括驱动所述第二移动座体相对所述第二固定座体移动的第二电驱动机构，所述第二电驱动机构与所述控制器连接，所述控制器能够根据所述数字微镜器件的光瞳共轭位置控制所述第二电驱动机构，改变所述波前传感器的位置。

14、进一步的，一种实施例中，所述控制器与所述可变焦距透镜连接，所述控制器根据所述数字微镜器件反射至所述固定焦距透镜上光束的横截面积控制所述可变焦距透镜的焦距。

15、第二方面，一种实施例中提供一种望远镜面型光学检测方法，包括：

16、通过布置在被测镜的光瞳共轭位置的数字微镜器件，仅使所述被测镜上被检测区域的光束能够反射至波前传感器，所述波前传感器布置在所述数字微镜器件的光瞳共轭位置，通过所述波前传感器检测所接收到光束的波前参数，根据检测的波前参数确定所述被检测区域的面型；

17、根据检测要求，通过控制所述数字微镜器件对不同位置和/或不同大小的被检测区域分别进行面型检测。

18、进一步的，一种实施例中，通过在所述波前传感器与所述数字微镜器件布置光束缩放系统，对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器的光束进行缩放。

19、根据上述实施例望远镜面型光学检测系统，由于采用数字微镜器件和波前传感器，能够通过数字微镜器件将被测镜上被检测区域的光反射至波前传感器上，而被检测区域之外的光不能到达波前传感器，通过波前传感器测量出接收到光束的波前参数，能够实现对被检测区域的面型检测。对于不同大小和不同位置的被检测区域，可以通过控制器控制数字微镜器件，通过对反射单元的控制实现被检测区域的调整，也就是说被检测区域既可以是被测镜的局部，也可以是被测镜的整体，从而使本申请的望远镜面型光学检测系统既能够对整镜面型进行整体检测，又能够针对局部面型进行检测。

技术特征：

1.一种望远镜面型光学检测系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述望远镜面型光学检测系统包括光束缩放系统，所述光束缩放系统处于所述波前传感器与所述数字微镜器件之间的光路上，所述光束缩放系统能够对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器上的光束进行缩放。

3.如权利要求2所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述光束缩放系统包括固定焦距透镜和可变焦距透镜，所述可变焦距透镜的焦距可调，所述固定焦距透镜处于所述可变焦距透镜与所述数字微镜器件之间的光路上，所述可变焦距透镜与所述固定焦距透镜之间的间距a可调，使所述可变焦距透镜的焦点与所述固定焦距透镜的焦点重合；所述波前传感器与所述可变焦距透镜之间的间距b可调，使所述波前传感器始终处于所述数字微镜器件的光瞳共轭位置；通过调节所述可变焦距透镜的焦距、所述间距a和所述间距b，能够实现对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器上光束的缩放。

4.如权利要求3所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述望远镜面型光学检测系统包括第一平移座，所述第一平移座包括第一固定座体和第一移动座体，所述第一移动座体能够相对所述第一固定座体移动，所述可变焦距透镜安装在所述第一移动座体上；通过使所述第一移动座体相对所述第一固定座体移动，能够增大或者减小所述间距a。

5.如权利要求4所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述第一平移座包括驱动所述第一移动座体相对所述第一固定座体移动的第一电驱动机构，所述第一电驱动机构与所述控制器连接，所述控制器能够根据所述可变焦距透镜的焦距控制所述第一电驱动机构。

6.如权利要求3所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述望远镜面型光学检测系统包括第二平移座，所述第二平移座包括第二固定座体和第二移动座体，所述第二移动座体能够相对所述第二固定座体移动，所述波前传感器安装在所述第二移动座体上；通过使所述第二移动座体相对所述第二固定座体移动，能够调节所述波前传感器的位置，以增大或者减小所述间距b。

7.如权利要求6所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述第二平移座包括驱动所述第二移动座体相对所述第二固定座体移动的第二电驱动机构，所述第二电驱动机构与所述控制器连接，所述控制器能够根据所述数字微镜器件的光瞳共轭位置控制所述第二电驱动机构，改变所述波前传感器的位置。

8.如权利要求3-7任意一项所述的望远镜面型光学检测系统，其特征在于，所述控制器与所述可变焦距透镜连接，所述控制器根据所述数字微镜器件反射至所述固定焦距透镜上光束的横截面积控制所述可变焦距透镜的焦距。

9.一种望远镜面型光学检测方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的望远镜面型光学检测方法，其特征在于，通过在所述波前传感器与所述数字微镜器件布置光束缩放系统，对所述数字微镜器件反射至所述波前传感器的光束进行缩放。

技术总结
本发明涉及镜面检测技术领域，具体涉及对拼接的望远镜面型检测的光学检测系统。由于采用数字微镜器件和波前传感器，能够通过数字微镜器件将被测镜上被检测区域的光反射至波前传感器上，而被检测区域之外的光不能到达波前传感器，通过波前传感器测量出接收到光束的波前参数，能够实现对被检测区域的面型检测。对于不同大小和不同位置的被检测区域，可以通过控制器控制数字微镜器件，通过对反射单元的控制实现被检测区域的调整，也就是说被检测区域既可以是被测镜的局部，也可以是被测镜的整体，从而使本申请的望远镜面型光学检测系统既能够对整镜面型进行整体检测，又能够针对局部面型进行检测。

技术研发人员：李希宇,高昕,刘卿,郑东昊,宗永红,崔皓,张金荣
受保护的技术使用者：中国人民解放军63921部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15