專利名稱：波前傳感器及用它的透鏡檢查儀和主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量光束波前形狀的波前傳感器，以及使用該波前傳感器的透鏡檢查儀和主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。
傳統(tǒng)上，已知Hartmann波前傳感器是一種用于測(cè)量光束波前形狀的波前傳感器。Hartmann波前傳感器包括一個(gè)稱為Hartmann板的板狀構(gòu)件，構(gòu)件中按恒定間距有規(guī)律地形成多個(gè)小孔；還包括一個(gè)與Hartmann板平行放置的面?zhèn)鞲衅?。光束從面?zhèn)鞲衅鞯谋趁嫔涞紿artmann板上。當(dāng)入射光束穿過(guò)小孔時(shí)，形成一束細(xì)光線，并根據(jù)小孔數(shù)目在面?zhèn)鞲衅魃袭a(chǎn)生多個(gè)光點(diǎn)。
當(dāng)入射光束是平面波時(shí)，Hartmann板中小孔之間的間距和面?zhèn)鞲衅魃瞎恻c(diǎn)之間的間距相等。即使小孔間距和光點(diǎn)間距不等，也可以根據(jù)各光點(diǎn)在面?zhèn)鞲衅魃系奈恢糜?jì)算發(fā)射光線的方向，因?yàn)镠artmann板與面?zhèn)鞲衅髦g的距離以及Hartmann板中小孔的位置是已知的。由于此方向等于入射光束波平面的法向，所以可以根據(jù)光的多個(gè)方向測(cè)量出入射光束的波前形狀。
另一方面，為了提高信噪比(S/N比)，通常為Hartmann板的每個(gè)小孔配備具有相同規(guī)格的單一聚焦透鏡，并且將面?zhèn)鞲衅鞣旁诿總€(gè)透鏡的焦點(diǎn)上。
但是，傳統(tǒng)的波前傳感器存在一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)入射光束是平面波時(shí)，通常使用單個(gè)聚焦透鏡并將面?zhèn)鞲衅鞣旁趩蝹€(gè)聚焦透鏡之焦點(diǎn)上可以充分提高S/N比，但是如果入射光束不是平面波，那么面?zhèn)鞲衅魃系墓恻c(diǎn)會(huì)變模糊，并且S/N比明顯下降。
如

圖12(a)所示，當(dāng)入射到Hartmann板1中透鏡2上的光束P是平面波時(shí)，透過(guò)透鏡2的光會(huì)聚在面?zhèn)鞲衅?上的一點(diǎn)，并產(chǎn)生光點(diǎn)Q1。光點(diǎn)Q1具有圖13中實(shí)線表示的光能分布。但是，如圖12(b)和12(c)所示，當(dāng)入射光束P是發(fā)散光或會(huì)聚光時(shí)，透過(guò)透鏡2的光不會(huì)收斂在面?zhèn)鞲衅?上，而是在面?zhèn)鞲衅?上產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的光點(diǎn)Q2或Q3。這些光點(diǎn)Q2和Q3具有圖13中虛線表示的光能分布，由于不象光點(diǎn)Q所顯示的那樣相對(duì)周圍具有明顯的光能差異，所以它們是模糊的。因此，當(dāng)面?zhèn)鞲衅鹘邮盏降墓饽芤蛲哥R上存在灰塵或劃痕而降低時(shí)，很容易影響光點(diǎn)Q2和Q3，最壞的情況是，這些點(diǎn)不能被辨別為光點(diǎn)。
另外，由于模糊光點(diǎn)周邊不清楚，并且從光點(diǎn)中心向外延伸，所以面?zhèn)鞲衅?上的相鄰光點(diǎn)會(huì)彼此接觸或重疊。為了避免這種情況，必須縮短Hartmann板1和面?zhèn)鞲衅?之間的距離，或者加大Hartmann板1中小孔的間距。但是，在前一種情況下，對(duì)于非平面的入射光，光點(diǎn)的位移變小，這會(huì)降低對(duì)位移的靈敏度。在后一種情況下，光點(diǎn)的密度變小，這會(huì)減小測(cè)量點(diǎn)。因此，兩者情況都會(huì)損失對(duì)波前形狀的測(cè)量精度。
特別是，當(dāng)測(cè)量明顯非平面的波前(諸如通過(guò)透鏡射出的光束)時(shí)，不能忽略上述問(wèn)題，并且絕對(duì)有必要避免光點(diǎn)發(fā)生明顯模糊，以便提高測(cè)量精度。
根據(jù)上述觀點(diǎn)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種波前傳感器，無(wú)論入射光束的波前形狀如何，它都能避免產(chǎn)生明顯模糊的光點(diǎn)，進(jìn)行高精度測(cè)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用上述波前傳感器的透鏡檢查儀和反射式望遠(yuǎn)鏡。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種波前傳感器，它包括多個(gè)透鏡，它們位于同一平面上；和面?zhèn)鞲衅?，它接收?jīng)每個(gè)透鏡會(huì)聚成光點(diǎn)的一束光，其中波前傳感器根據(jù)光點(diǎn)在面?zhèn)鞲衅魃系奈恢脺y(cè)量入射到透鏡上的光束的波前形狀。每個(gè)透鏡都包括多個(gè)焦距不同的同心區(qū)，并且面?zhèn)鞲衅骰旧衔挥诘谝晃恢煤偷诙恢弥g的一半距離，其中第一位置是在平面波穿過(guò)同心區(qū)中焦距最小的區(qū)域后成像的位置，而第二位置是在平面波穿過(guò)焦距最大的另一區(qū)域后成像的位置。
在本發(fā)明的另一種較佳形式中，諸同心區(qū)的各自焦距從每個(gè)透鏡的中心部分向周邊部分作階躍型變化。另一種情況是，諸同心區(qū)的各自焦距從每個(gè)透鏡的中心部分向周邊部分作連續(xù)變化。
從制造角度看，最好每個(gè)透鏡的中心部分具有最大焦距，而每個(gè)透鏡的周邊部分具有最小焦距。
諸透鏡最好包括一衍射光學(xué)元件。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種透鏡檢測(cè)儀，它包括具有上述結(jié)構(gòu)的波前傳感器。
在本發(fā)明的又一方面，提供了一種主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，它使用具有上述結(jié)構(gòu)的波前傳感器。
圖1是一透視示意圖，示出了依照本發(fā)明的波前傳感器的一般結(jié)構(gòu)；圖2是一平面圖，示出了適于安裝在波前傳感器上的透鏡。
圖3是一放大圖，示出了構(gòu)成透鏡的衍射光學(xué)元件的截面輪廓；圖4是一示意圖，示出了當(dāng)本發(fā)明的波前傳感器應(yīng)用于透鏡檢查儀時(shí)所用的結(jié)構(gòu)；圖5是一示意圖，示出了包含本發(fā)明波前傳感器的透鏡檢查儀的一般結(jié)構(gòu)；圖6(a)示出了當(dāng)會(huì)聚光束入射到波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖6(b)示出了當(dāng)平行光束入射到波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖6(c)示出了當(dāng)發(fā)散光束入射到波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖7(a)是一放大圖，示出了圖6(a)中包括面?zhèn)鞲衅鞯囊徊糠?；圖7(b)是一放大圖，示出了圖6(b)中包括面?zhèn)鞲衅鞯囊徊糠郑粓D7(c)是一放大圖，示出了圖6(c)中包括面?zhèn)鞲衅鞯囊徊糠?；圖8是一曲線圖，示出了圖6(a)-6(c)所示波前傳感器中面?zhèn)鞲衅魃系墓饽芊植?；圖9示出了透鏡焦距連續(xù)變化的方式；圖10是局部平面圖，示出了在同一平面內(nèi)構(gòu)成一體的多個(gè)透鏡形成的透鏡陣列；圖11是一示意圖，示出了包含本發(fā)明波前傳感器的主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的一般結(jié)構(gòu)；圖12(a)示出了當(dāng)平行光束入射到傳統(tǒng)波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖12(b)示出了當(dāng)會(huì)聚光束入射到傳統(tǒng)波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖12(c)示出了當(dāng)發(fā)散光束入射到傳統(tǒng)波前傳感器上時(shí)的成像方式；圖13是一曲線圖，示出了圖12(a)-12(c)所示波前傳感器中面?zhèn)鞲衅魃系墓饽芊植肌?br> 以下描述僅僅是例舉性的，并不限制本發(fā)明或者其應(yīng)用或使用。
參照附圖，特別是圖1，該圖示出了依照本發(fā)明一實(shí)施例的Hartmann波前傳感器的一般結(jié)構(gòu)。波前傳感器4一般包括Hartmann板6和面?zhèn)鞲衅?，其中Hartmann板6上按恒定間距有規(guī)律地形成多個(gè)小孔5，而面?zhèn)鞲衅?與Hartmann板6平行放置。入射光束P從面?zhèn)鞲衅?對(duì)面的方向射到Hartmann板6上。當(dāng)入射光束P穿過(guò)小孔5時(shí)，形成一束細(xì)光線，并在面?zhèn)鞲衅魃袭a(chǎn)生數(shù)量與小孔數(shù)對(duì)應(yīng)的多個(gè)光點(diǎn)。
Hartmann板6上的每個(gè)小孔5都具有一個(gè)透鏡8。透鏡8的焦距經(jīng)設(shè)置隨其各部分變化。如圖2所示，在例示的實(shí)施例中，透鏡8具有三個(gè)同心環(huán)區(qū)8a、8b和8c，它們分別具有不同的焦距，并且從透鏡8的中心部分(區(qū)域8a)向周邊部分(區(qū)域8c)逐漸變小或者階躍型變小。從制造的角度看，透鏡8最好包含圖3所示的衍射光學(xué)元件。
面?zhèn)鞲衅?基本上位于第一位置和第二位置之間的一半距離，這里第一位置是當(dāng)平面波穿過(guò)具有最小焦距f3的區(qū)域8c時(shí)成像的位置，而第二位置是當(dāng)平面波穿過(guò)具有最大焦距f1的區(qū)域8a時(shí)成像的位置。假設(shè)從Hartmann板6至面?zhèn)鞲衅?的距離是L，那么f3＜L＜f1。將波前傳感器應(yīng)用于透鏡檢查儀圖4是一示意圖，示出了當(dāng)在透鏡檢查儀中包含圖1的波前傳感器時(shí)所采用的結(jié)構(gòu)。在圖4中，用相同的標(biāo)號(hào)表示波前傳感器9中與波前傳感器4相同或相應(yīng)的各部分，因此不再作進(jìn)一步的描述。圖5是一示意圖，示出了包含波前傳感器9的透鏡檢查儀10的一般結(jié)構(gòu)。
在波前傳感器9中，Hartmann板6的中心和面?zhèn)鞲衅?的中心與透鏡檢查儀10的光軸對(duì)準(zhǔn)。Hartmann板6具有四個(gè)小孔5，它們相對(duì)中心(光軸)具有相等的角度間隔(相差90°)。當(dāng)考慮測(cè)量精度時(shí)，如本實(shí)施例中所用的，小孔5的數(shù)目最好是4或更多。但是，當(dāng)待測(cè)透鏡的特性是球光焦度、圓柱光焦度、圓柱軸線角或偏心度時(shí)，三個(gè)小孔就夠了。
透鏡檢查儀10包括光源11、針孔12、準(zhǔn)直透鏡13、透鏡保持器14和波前傳感器9。針孔12位于準(zhǔn)直透鏡13的目標(biāo)焦點(diǎn)上。透鏡保持器14用于支撐待測(cè)透鏡TL(以下稱“測(cè)試透鏡”)。圖5中的WF表示光束P的波前。
光源11發(fā)出的光通過(guò)針孔12，形成點(diǎn)光源。然后，來(lái)自點(diǎn)光源的光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡13，產(chǎn)生平面波(準(zhǔn)直光)。當(dāng)待測(cè)透鏡TL沒(méi)有放在透鏡保持器14上時(shí)，平面波直接射到透鏡8上，并被面?zhèn)鞲衅?接收。在該情況下，在面?zhèn)鞲衅?上產(chǎn)生的光點(diǎn)的間距與Hartmann板6中小孔5的間距相等。
當(dāng)把待測(cè)透鏡TL放在透鏡保持器14上時(shí)，入射透鏡TL的平面波根據(jù)透鏡TL的特性被轉(zhuǎn)換成球面波，然后通過(guò)Hartmann板6中的小孔5。當(dāng)測(cè)試透鏡TL是正透鏡或者是具有正光焦度的透鏡時(shí)，在面?zhèn)鞲衅?上產(chǎn)生的光點(diǎn)的間距會(huì)小于Hartmann 6中小孔的間距。相反，當(dāng)測(cè)試透鏡TL是負(fù)透鏡或者是具有負(fù)光焦度的透鏡時(shí)，在面?zhèn)鞲衅?上產(chǎn)生的光點(diǎn)的間距會(huì)大于Hartmann 6中小孔的間距。因此，根據(jù)面?zhèn)鞲衅?上各光點(diǎn)的間距，可以計(jì)算出插入光路中的待測(cè)透鏡TL的光學(xué)特性。例如，假設(shè)測(cè)試透鏡TL背面頂點(diǎn)與Hartmann板6之間的距離是ΔL，Hartmann板6中小孔的間距為d，以及面?zhèn)鞲衅?上光點(diǎn)相對(duì)放入測(cè)試透鏡TL前光點(diǎn)的位移為Δd，那么應(yīng)該用下式計(jì)算測(cè)試透鏡TL的后焦距Bf；Bf=ΔL·L·d/Δd為了比較，以下結(jié)合一比較例描述本發(fā)明的一個(gè)更具體的例子。比較例在比較例中，透鏡檢查儀10用圖12(a)-12(c)所示的傳統(tǒng)波前傳感器代替波前傳感器9。傳統(tǒng)波前傳感器中的Hartmann板1和面?zhèn)鞲衅?分別類似于波前傳感器9的Hartmann板6和面?zhèn)鞲衅?，所不同的是Hartmann板1中使用的透鏡2包括單個(gè)聚焦透鏡。
當(dāng)測(cè)試透鏡TL的折射率大致為0D時(shí)，由于類似平面波的波前入射到Hartmann板1上，所以形成點(diǎn)光源的針孔12將光聚焦到面?zhèn)鞲衅?上，形成清晰或明顯的光點(diǎn)Q1(圖12(a))。在此例中，由于光點(diǎn)Q1具有較高的光能(如圖13的實(shí)線所示)，并且S/N比優(yōu)良，所以可以高精度地檢測(cè)光點(diǎn)Q1的位置。另外，測(cè)試透鏡TL表面上的任何劃痕或污染都不會(huì)明顯影響測(cè)量結(jié)果。
另一方面，當(dāng)測(cè)試TL的折射率較大時(shí)，入射Hartmann板1的光束P的波前形成一個(gè)曲率較小的球面波。當(dāng)測(cè)試透鏡TL具有較高的正光焦度時(shí)，成像于面?zhèn)鞲衅?之前較遠(yuǎn)處(圖12(b))，而當(dāng)測(cè)試透鏡TL具有較高的負(fù)光焦度時(shí)，成像于面?zhèn)鞲衅?之后較遠(yuǎn)處(圖12(c))。相應(yīng)地，形成于面?zhèn)鞲衅?上的光點(diǎn)Q2和Q3變得相當(dāng)模糊。這些模糊的光點(diǎn)Q2和Q3具有較低的峰值光能(如圖13中虛線所示)和較低的S/N比，由此大大劣化光點(diǎn)Q2和Q3的位置檢測(cè)精度。另外，測(cè)試透鏡TL表面上的劃痕或污染會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。
可以使Hartmann板1上的小孔變小，從而加深焦距的深度，獲得模糊程度改善的光點(diǎn)。但是，由于這種方法會(huì)減少面?zhèn)鞲衅?上的光能，所以不希望用這種方法。還可以根據(jù)測(cè)試透鏡TL的光焦度移動(dòng)或位移面?zhèn)鞲衅?，使得焦點(diǎn)總是保持在面?zhèn)鞲衅?上。但是，這需要附加的面?zhèn)鞲衅饕苿?dòng)裝置；會(huì)因光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性而增大透鏡檢查儀；增加附加成本，以及延伸測(cè)量時(shí)間。本發(fā)明舉例在本發(fā)明的例子中，分別設(shè)置波前傳感器9之同心區(qū)8a、8b和8c的焦距f1、f2和f3，使得光焦度分別為+10D、0D和-10D的測(cè)試透鏡TL位于透鏡檢查儀10上時(shí)，成像于面?zhèn)鞲衅?上。例如，當(dāng)ΔL=5mm，L=15mm時(shí)，焦距f1、f2和f3應(yīng)該分別為+17.8mm、+15mm和+13.1mm。
如圖6(a)和圖7(a)所示，當(dāng)+10D測(cè)試透鏡TL產(chǎn)生的球面波入射透鏡8時(shí)，通過(guò)區(qū)域8a的光P1成像在面?zhèn)鞲衅?上。這時(shí)，通過(guò)區(qū)域8b的光P2成像于面?zhèn)鞲衅?之前的某一點(diǎn)，而通過(guò)區(qū)域8c的光P3成像于面?zhèn)鞲衅?之前的更遠(yuǎn)點(diǎn)。
如圖6(b)和圖7(b)所示，當(dāng)0D測(cè)試透鏡TL產(chǎn)生的平面波入射透鏡8時(shí)，通過(guò)區(qū)域8b的光P2成像在面?zhèn)鞲衅?上。在該情況下，通過(guò)區(qū)域8a的光P2成像于面?zhèn)鞲衅?之后(實(shí)際上，由于面?zhèn)鞲衅?阻擋了光線，所以不會(huì)產(chǎn)生像)，而通過(guò)區(qū)域8c的光P3成像于面?zhèn)鞲衅?之前。
如圖6(c)和圖7(c)所示，當(dāng)-10D測(cè)試透鏡TL產(chǎn)生的球面波入射透鏡8時(shí)，通過(guò)區(qū)域8c的光P3成像在面?zhèn)鞲衅?上。在該情況下，通過(guò)區(qū)域8b的光P2成像于面?zhèn)鞲衅?之后，而通過(guò)區(qū)域8a的光P1仍成像于面?zhèn)鞲衅?之后較遠(yuǎn)處。
在圖7(a)-7(c)中，R1、R2和R3分別表示光P1、P2和P3的成像點(diǎn)。
在本發(fā)明的例子中，無(wú)論入射光束P的波前形狀如何，在光束P通過(guò)透鏡8的任何區(qū)域8a、8b或8c之后，都會(huì)有一部分成像在面?zhèn)鞲衅?上，或者面?zhèn)鞲衅?的附近。因此，即使光束P的剩余部分入射到不匹配的區(qū)域(諸如，對(duì)于平面波來(lái)說(shuō)，是區(qū)域8a或8b)中，也可以獲得圖8所示的光能分布。與0D周圍獲得的能適當(dāng)聚焦的光能分布(如圖13中的實(shí)線所示)相比，如此獲得的光能分布具有較低的峰值，并且形成一模糊的光點(diǎn)。但是，此模糊圖像不會(huì)明顯影響面?zhèn)鞲衅?對(duì)光點(diǎn)的檢測(cè)精度。相反，當(dāng)與折射率較高的測(cè)試透鏡TL所獲得的不能適當(dāng)聚焦的光能分布(如圖13中虛線所示)相比，本發(fā)明的例子中的光能分布具有較高的峰值，并且形成直徑較小的光點(diǎn)，從而改善測(cè)量精度。
比較例中的波前傳感器很難保持恒定的測(cè)量精度，因?yàn)楦鶕?jù)入射光束P的波前形狀，光能和直徑都會(huì)有較大差異。但是，在本發(fā)明的例子中，不管入射光束P的波前形狀如何，波前傳感器9總能使光點(diǎn)保持恒定的光能和直徑，從而獲得較高的測(cè)量精度。
盡管在本發(fā)明的例子中，透鏡8的焦距f1、f2的f3逐漸變化，或者呈階躍型變化，但是如圖9中球面像差所示的，透鏡的焦距可以從透鏡中心部分向周邊部分連續(xù)變化。例如，假設(shè)當(dāng)+25測(cè)試透鏡射出的光通過(guò)透鏡8中包含光軸的中心部分時(shí)，成像在面?zhèn)鞲衅?上，并且當(dāng)-25D測(cè)試透鏡射出的光通過(guò)透鏡8的最外圍部分時(shí)，成像于面?zhèn)鞲衅?上，那么應(yīng)該將中心部分的焦距設(shè)置為26.3mm，將最外圍部分的焦距設(shè)置為11.3mm(最外圍部分的球面像差為-15mm)，并且將位于中心部分和最外圍部分之間的中間部分的焦距設(shè)置成從26.3mm連續(xù)變化到11.3mm。
透鏡8的焦距如此從透鏡8的中心部分向周邊部分逐漸或連續(xù)地變小是為了便于制造透鏡。結(jié)構(gòu)布置決不局限于此，還可以包括一個(gè)焦距從周邊部分向中心部分逐漸變化的透鏡。另外，焦距沿透鏡徑向連續(xù)或逐漸變化不是本發(fā)明的基本要求。
由于非球面透鏡很難僅通過(guò)研磨來(lái)制造，所以希望將透鏡制作成上述的衍射光學(xué)元件。另外，還可以將諸透鏡整體構(gòu)成一個(gè)二維的透鏡陣列。波前傳感器應(yīng)用于反射式望遠(yuǎn)鏡圖11是一示意圖，示出了包含本發(fā)明波前傳感器的主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的一般結(jié)構(gòu)。在反射式望遠(yuǎn)鏡15中，凹面鏡將來(lái)自遠(yuǎn)點(diǎn)的光束P反射至凸面鏡17。經(jīng)凸面鏡17反射的光束通過(guò)凹面鏡16中心部分的孔18，然后通過(guò)分束器19達(dá)到觀察平面20。分束器19反射一部分光束，經(jīng)反射的光束部分通過(guò)準(zhǔn)直透鏡21變成平行光。然后，平行光被引入由帶透鏡8(參見(jiàn)圖1)的Hartmann板6和面?zhèn)鞲衅?組成的波前傳感器22。
將多個(gè)致動(dòng)器23放在凹面鏡16的背后，用于使反射鏡16變形。驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器23，使鏡面變形，從而將畸變波前WF變換成形狀良好的球面波波前WF′。在此情況下，為了補(bǔ)償波前畸變，必須獲得入射波前WF的畸變量以及鏡面的變形量，并且必須根據(jù)所需的鏡面變形確定致動(dòng)器23的移動(dòng)量。用波前傳感器22檢測(cè)波前畸變。將運(yùn)算電路24與波前傳感器22相連，用于檢測(cè)檢測(cè)到的波前畸變確定致動(dòng)器23的必要移動(dòng)量。根據(jù)運(yùn)算電路24確定的移動(dòng)量驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器23。
如上所述，由于依照本發(fā)明通過(guò)每個(gè)透鏡中具有不同焦距的任何同心區(qū)的光都成像于面?zhèn)鞲衅魃匣蛘吒浇?，所以無(wú)論波前形狀如何，總能實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量，不會(huì)包含明顯的模糊光點(diǎn)。
顯然，在上述教導(dǎo)下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。因此應(yīng)該理解，本發(fā)明可以在后附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，超出具體描述的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)施。
權(quán)利要求
1．一種波前傳感器，它包括多個(gè)透鏡，它們位于同一平面上；和面?zhèn)鞲衅?，它接收?jīng)每個(gè)所述透鏡會(huì)聚成光點(diǎn)的一束光，其中波前傳感器根據(jù)光點(diǎn)在所述面?zhèn)鞲衅魃系奈恢脺y(cè)量入射到所述透鏡上的光束的波前形狀，其特征在于，每個(gè)所述透鏡都包括多個(gè)焦距不同的同心區(qū)，并且所述面?zhèn)鞲衅骰旧衔挥诘谝晃恢煤偷诙恢弥g的一半距離，其中第一位置是在平面波穿過(guò)所述同心區(qū)中焦距最小的區(qū)域后成像的位置，而第二位置是在平面波穿過(guò)焦距最大的另一區(qū)域后成像的位置。
2．如權(quán)利要求1所述的波前傳感器，其特征在于，所述多個(gè)同心區(qū)的各自焦距從每個(gè)所述透鏡的中心部分向周邊部分作階躍型變化。
3．如權(quán)利要求1所述的波前傳感器，其特征在于，所述多個(gè)同心區(qū)的各自焦距從每個(gè)所述透鏡的中心部分向周邊部分作連續(xù)變化。
4．如權(quán)利要求2所述的波前傳感器，其特征在于，每個(gè)所述透鏡的中心部分具有最大焦距，而每個(gè)所述透鏡的周邊部分具有最小焦距。
5．如權(quán)利要求3所述的波前傳感器，其特征在于，每個(gè)所述透鏡的中心部分具有最大焦距，而每個(gè)所述透鏡的周邊部分具有最小焦距。
6．如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的波前傳感器，其特征在于，每個(gè)所述透鏡都包含一衍射光學(xué)元件。
7．一種透鏡檢測(cè)儀，其特征在于，它使用如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的波前傳感器。
8．一種主動(dòng)反射式光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，它使用如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的波前傳感器。
全文摘要
一種波前傳感器包括多個(gè)透鏡和一個(gè)面?zhèn)鞲衅?。諸透鏡位于同一平面上,并都包括多個(gè)焦距不同的同心區(qū)。面?zhèn)鞲衅饔糜诮邮战?jīng)每個(gè)透鏡會(huì)聚成光點(diǎn)的一束光,并且基本上位于第一位置和第二位置之間的一半距離,其中第一位置是平面波穿過(guò)同心區(qū)中焦距最小區(qū)域后成像的位置,第二位置是平面波穿過(guò)焦距最大區(qū)域后成像的位置。利用此波前傳感器,無(wú)論入射光束的波前形狀如何,總能高精度測(cè)量,并沒(méi)有明顯的模糊光點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J9/00GK1301954SQ0013775
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者柳英一, 藤野誠(chéng) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康