[发明专利]一种物镜波像差检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种物镜波像差的检测方法，利用波像差的检测装置，该装置包括波前检测系统(1)、平面镜(3)和承载该平面镜(3)的平面镜调节机构(4)；波前检测系统(1)和平面镜(3)之间放置有待测物镜(2)；所述的波前检测系统(1)发出测试波前，经待测物镜(2)后入射到所述的平面镜(3)，经该平面镜(3)反射的反射波前，通过待测物镜(2)后，由波前检测系统(1)接收并检测；通过调节所述的平面镜调节机构(4)，使所述的平面镜(3)位于待测物镜(2)的焦点处，且平面镜(3)与波前检测系统(1)光轴方向的倾斜角度发生变化；其特征在于，所述波像差的检测方法包括下列步骤：

1)使波前检测系统(1)发出的测试波前通过待测物镜(2)，设此时测试波前与待测物镜(2)的瞳面焦点坐标为(x_IN，y_IN)；

2)调节平面镜调节机构(4)，使平面镜(3)位于待测物镜(2)的焦点处；测试波前，经待测物镜(2)后入射到所述的平面镜(3)，经该平面镜(3)反射的反射波前，再次通过待测物镜(2)并被波前检测系统(1)接收；设此时返回波前与待测物镜(2)的瞳面焦点坐标为(x1_OUT，y1_OUT)；

3)波前检测系统(1)检测接收到的反射波前，解算相位信息为Wt1(x1_OUT，y1_OUT)＝W_lens(x_IN，y_IN)+W_lens(x1_OUT，y1_OUT)，其中W_lens为待测物镜(2)的波像差；

4)调节平面镜调节机构(4)，使平面镜(3)位于待测物镜(2)的焦点处，且平面镜(3)的倾斜角度改变；此时，波前检测系统(1)接收并检测倾斜状态条件下的反射波前Wt2；

5)重复步骤4)，记录平面镜(3)在不同倾斜状态下，波前检测系统(1)接收并检测到的反射波前Wtn，其中n≥3，表示倾斜状态的序号，为3，4，5，...；

6)选择用于拟合待测物镜(2)波像差的m项多项式P_i，并根据平面镜(3)的倾斜状态分别计算与每个反射波前Wtn相对应的多项式Pn_i(xn_OUT，yn_OUT)＝P_i(x_IN，y_IN)+P_i(xn_OUT，yn_OUT)，i＝1～m；

7)计算待测物镜(2)的波像差对应于多项式P_m的多项式系数C_m，公式如下：

式中，Pcoln_i和Wtcoln分别为Pn_i和Wtn的列项量形式，

8)根据多项式系数C_m即可得到使用多项式P_i进行表示的拟合结果。

2.根据权利要求1所述的波像差的检测方法，其特征在于，至少需测得3组不同倾斜状态条件下的返回波前Wt1，Wt2，Wt3，才能拟合得到待测物镜(2)的波像差。

3.根据权利要求1所述的波像差的检测方法，其特征在于所述的m项多项式P_i是Zernike多项式，或勒让德多项式。