[发明专利]大口径系统的波前检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种大口径系统的波前检测方法及系统，属于光学检测技术领域，适用于大口径光电成像系统的波前检测以及与大口径光电成像系统相关的检验设备如大型平行光管等的波前实时检测，该方法及系统采用多个五棱镜、平面反射镜与直导轨相结合的方式，利用五棱镜可以对以任意角度入射的光线的方向进行90°转向的特性，将通过大口径系统的靶面的发射光沿原光路返回至半反半透平面镜，再由半反半透平面镜反射至角度位置测量及处理装置，由角度位置测量及处理装置实现对大口径系统波前的重构并得到波前信息，可以对大口径系统的全口径同时进行采样，降低了环境对采样精度的影响，实现了大口径系统光学波前的高精度快速检测。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种大口径系统的波前检测方法及系统。

背景技术

大口径光电成像系统主要用于对遥远距离物体的观测与高分辨率成像，其接收的从物体发出的光波是平面波即平面波前，因此在研制大口径光电成像系统的过程中，在对系统进行集成调试与成像质量测评阶段需要建立针对平面波前的测试设备以及基准。

目前，对于口径在2米或以上的大口径光电成像系统而言，其光学波前的测评仍然是领域内的技术难题，由于制造大口径光学平面镜(面形误差小于10nmrms)的难度极大，因此，本领域技术人员一般采用拼接测试方法和光学倾角扫描测试方法来检测大口径光电系统的光学波前，但这两种方法都存在检测效率较低以及成本较高的问题。

同时，在模拟大口径光电成像系统接收的平面波时，国内外通用的一种设备是大型(大口径、长焦距)平行光管，通过大型平行光管发出的平行光束模拟远距离目标状态，由光电成像系统接收平行光管发射出的平行光波，在光电成像系统的成像焦面上观测成像质量，从而实现大口径光电成像系统的像质评价等。由于大型平行光管是遥感光学、深空探测等高精密大口径光电成像系统研制过程中的关键测试设备与基准，因此对其的状态标校和使用过程中的波前实时检测是十分必要的。

发明内容

基于此，有必要针对现有的大口径光电成像系统的波前检测方法存在效率低、成本高的问题，以及现有技术中缺少对大型平行光管的波前进行实时检测的有效手段的问题，提供一种大口径系统的波前检测方法及系统。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种大口径系统的波前检测方法，包括以下过程：

在大口径系统的焦面处放置靶面，所述靶面的发射光依次经过半反半透平面镜和所述大口径系统出射至反射装置；

所述反射装置设置在所述大口径系统的出射口径前，且所述反射装置所在平面与所述大口径系统的光轴垂直，所述反射装置至少包括三条可相对旋转和相互重合的直导轨，且各个所述直导轨相互分散，每一所述直导轨上至少设置有两个用于对所述发射光进行折转的交错分布的五棱镜，每一所述直导轨在所述五棱镜的出射光方向的末端设置有一平面反射镜，所述五棱镜的出射光经对应的所述平面反射镜的反射后沿原光路返回至所述半反半透平面镜；每一所述直导轨上的所述五棱镜的交错分布方式相同，所述交错分布方式为相邻的任意两个所述五棱镜在所述直导轨的长度方向上的距离均相等，相邻的任意两个所述五棱镜在所述直导轨的宽度方向上的距离均相等，且任意两个所述五棱镜在所述直导轨的长度方向上和所述直导轨的宽度方向上均交错分布；

所述半反半透平面镜将沿原光路返回的所述五棱镜的出射光反射至角度位置测量及处理装置；

所述角度位置测量及处理装置获取各个所述五棱镜形成的靶面返回像，对每一所述直导轨上的全部所述五棱镜的所述靶面返回像进行数据处理，得到相应的质心位置信息，并根据所述质心位置信息进行波前重构，得到所述大口径系统的波前信息。