[发明专利]一种高精度大视场波前测量方法、电子设备及介质

说明书

本发明公开了一种高精度大视场波前测量方法，包括步骤：分别在有/无光学畸变场的情况下获得的一对点阵图；在所述一对点阵图的查询区内设置M×N质询窗口阵列；进行互相关计算处理，计算查询区中心点坐标、发生偏折前后的质询窗口形心坐标；结合查询区中心点坐标、发生偏折前后的质询窗口形心坐标和掩膜板距成像靶面之间的距离L，计算相应质询窗口形心x和y方向的光线偏折角；根据惠更斯原理，获得波前传播方向信息；通过积分方法，利用获得的波前传播方向信息进行波前重构，获取光程OPL结果，完成波前测量工作。本发明利用普通汇聚镜头成像特点，在低成本情况下，实现大视场波前精确测量，无需要额外的大尺寸凹面镜或透镜，造价低廉。

技术领域

本发明涉及属于波前测试技术领域，特别地，涉及一种高精度大视场波前测量方法、电子设备及介质。

背景技术

最早的Hartmann波前传感器主要通过在成像靶面前面布置一个具有很多小孔的Hartmann平板实现。光束在透过Hartmann平板后会形成很多小光束。受到变折射率场扰动影响后光束在靶面上的位置会发生变化。根据惠更斯(Huygens)原理结合Hartmann平板与靶面之间的距离便可以得到对应小孔处波前的空间梯度，选取合适的积分方法完成波前重构。Shack-Hartmann(S-H)波前传感器通过利用微透镜阵列代替了早期的Hartmann平板，透过微透镜的光束会聚焦在成像靶面上，通过类似Hartmann波前传感器的方法实现波前信息捕获。微透镜的运用使得S-H波前传感器的聚光效率更高，在微光条件下也可以比较好地使用。其次成像靶面上光斑的尺寸更小，确定光束偏斜角度更为精确。

考虑到波前传感器的使用对等直光束的依赖，而等直光束多依赖于光学透镜和凹面镜实现，针对大视场波前的测量则需要大尺度的光学透镜或者凹面镜，不仅使得测试的成本显著提高，同时更大视场的波前测量实现难度同样很大。

发明内容

本发明一方面提供了一种高精度大视场波前测量方法，以解决现有大视场波前的测量需要大尺度的光学透镜或者凹面镜导致测试的成本显著提高、难以实现更大视场的高精度波前测量的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种高精度大视场波前测量方法，基于设置有成像靶面和掩膜板的图像传感器，所述掩膜板上按预设的分布密度均匀设置有复数个微型通光孔，包括步骤：

分别在有/无光学畸变场的情况下获得的一对点阵图；

在所述一对点阵图的查询区内沿x方向和y方向分别设置M和N个大小一致的质询窗口，得到M×N质询窗口阵列；

进行互相关计算处理，计算查询区中心点坐标、发生偏折前后的质询窗口形心坐标；

结合查询区中心点坐标、发生偏折前后的质询窗口形心坐标和掩膜板距成像靶面之间的距离L，计算相应质询窗口形心x和y方向的光线偏折角；

根据惠更斯原理，获得波前传播方向信息；

通过积分方法，利用获得的波前传播方向信息进行波前重构，获取对应的光程OPL结果，完成波前测量工作。

进一步地，所述进行互相关计算处理，计算查询区中心点坐标、发生偏折前后的质询窗口形心坐标，具体包括步骤：

通过预先光路和互相关计算查询区配置，将位于查询区中心的质询窗口形心与光路主轴重合；

计算查询区中心点坐标为：

其中，C质询窗口形心之间的距离，S为质询窗口内切圆的直径，当M为奇数时，令M＝M+1，当N为奇数时，N＝N+1；

计算光线发生偏折前查询区内任意质询窗口形心坐标:

计算光线发生偏折后查询区内任意质询窗口形心坐标：