[发明专利]大口径平面镜的中、低阶面形检测装置、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种大口径平面镜的低阶面形检测装置、大口径平面镜的中阶面形检测装置、大口径平面镜的中低阶面形检测系统、装置、及计算机可读存储介质，其中，低阶面形检测装置和中阶面形检测装置均利用相同的瑞奇‑康芒的光路架构，以微透镜阵列和相机形成类似HASO波前传感器的检测部件检测低阶面形数据，进而获得大口径平面镜的低阶面形，简化了低阶面形检测的难度和成本，而以相机和孔径遮挡板配合中介面形数据，进而个获得大口径平面镜的中阶面形数据，避免中阶面形检测受环境震动的影响并降低检测成本。且本发明中还利用中阶面形检测装置和低阶面形检测装置相结合，实现大口径平面镜中低面形检测。

技术领域

本发明涉及平面镜面形检测技术领域，特别是涉及一种大口径平面镜的低阶面形检测装置、大口径平面镜的中阶面形检测装置、大口径平面镜的中低阶面形检测系统、装置、及计算机可读存储介质。

背景技术

黑洞、暗物质与暗能量、宇宙起源、天体起源、宇宙生命起源等天文学界研究的热点科学目标，需借助大口径望远镜获得更高的集光面积(与口径平方成正比)与分辨率(与口径成正比)等技术手段。大口径平面镜作为大口径望远镜的关键器件，其镜面尺寸也随之加大、所承担的功能也日益增多。

对于大口径平面镜的低阶面形检测，可采用扫描五棱镜、相位偏折术等轮廓测量方法，而高频分量可采用粗糙度仪或原子力显微镜，但整个检测设备光路结构复杂，不便于在望远镜拼接环境中测量。

针对大口径平面镜的中阶面形检测，则需要进行子孔径检测。离散子孔径测量方法是将大口径平面镜的波前划分为若干互不重叠的区域进行检测，继而获得全口径的面形。为了合理地降低离散相位子孔径检测中子孔径数量，可以使用平面干涉仪采集波前数据。但平面干涉仪的造价随着口径增大而急剧升高，同时对外界振动也十分敏感，限制了其应用的范围与工作环境。瑞奇-康芒法是用于标准球面镜的形成的会聚光路的检测方法，使得对同一大口径平面镜采集波前数据测量的平面干涉仪的口径大大降低，进而降低平面干涉仪的成本。综上所述，离散子孔径与瑞奇-康芒法的结合可以大幅降低大口径平面镜中阶面形检测成本，提升效率以及扩宽检测的应用场景，但是也并不能解决瑞奇-康芒法测量过程中对外界振动敏感的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种大口径平面镜的低阶面形检测装置，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、相位变换板、微透镜阵列、相机以及处理器；

所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相位变换板位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；所述微透镜阵列位于所述相位变换板的出射光路上，且和所述相位变换板的距离等于所述微透镜阵列的焦距；所述相机位于所述微透镜阵列的出射光路上；

其中，所述激光光束依次入射至所述分光镜反射至所述待测平面镜的离散子孔径，并反射至所述球面反射镜后沿原光路经所述离散子孔径反射至所述分光镜，并由所述分光镜透射出射依次经过所述相位变换板、所述微透镜阵列入射至所述相机；所述相机用于随着所述待测平面镜旋转，依次检测经各个所述离散子孔径反射的激光光束的波前斜率；

所述处理器和所述相机相连，用于根据各个所述离散子孔径对应的所述波前斜率获得所述待测平面镜的低阶面形。

本发明还提供了一种大口径平面镜的中阶面形检测装置，包括激光光源、分光镜、球面反射镜、孔径遮挡板、相机和处理器；

所述激光光源用于产生向所述分光镜入射的激光光束；待测平面镜位于所述分光镜的反射出射光路上，且所述待测平面镜预先划分为多个离散子孔径；所述球面反射镜位于所述待测平面镜的出射光路上；所述激光光源位于所述球面反射镜的等效球心上；所述相机位于所述分光镜的透射出射光路上，且位于所述球面反射镜的等效球心上；