基于哈特曼的小镜头像质检测技术研究

摘要

早期，小透镜(口径小于5mm)主要用于光纤通信领域，用于作为半导体激光器进入光纤的耦合镜组。随着技术的不断进步，小透镜的应用也越来越多。例如手机的照相镜头，随着手机不断的变薄，体积的不断减小，手机配置的照相镜头也要求不断的变小，同样还有越来越多的便携式电子设备，都要求能够生产制造出尺寸越来越小但又能满足使用要求的镜头，这也就需要这些小镜头的性能越来越高，像质也越来越好，只有这样才能提高竞争力，满足市场需求。本课题的主要研究目的就是找到一种方法对这些小口径镜头的像质进行方便、快速、准确的测量。
　　本论文的主要研究工作如下:
　　首先，通过对国内外镜头像质检测方法的现状进行研究，通过对比几种不同的像质检测方法，判断其对于检测小镜头像质的优缺点，并结合实际工作当中的经验与分析，最终确定采用基于夏克一哈特曼波前检测方法进行研究。
　　其次，对夏克一哈特曼波前检测方法的基本原理进行介绍，对光斑质心的探测方法进行分析，并对波前复原方法进行分析，针对实际情况选择合适的波面拟合方法，对模式法和区域法进行分析介绍。
　　再次，针对实验室现有情况，进行哈特曼波前检测装置的设计，并分别设计了三种不同F数的标准镜头以及准直系统，并进行相应的机械结构设计以及相关器件的选型，然后完成装置最终的装调与调试。
　　最后，利用装调完成的哈特曼波前检测装置对小镜头进行像质检测，得到该镜头的波前图像以及相关实验数据，并通过与ZYGO干涉仪的检测结果进行对比，判断该设备的检测精度是否满足要求。并对该设备的误差进行了一定的分析，最终结果表明该哈特曼波前检测装置能够满足精度要求。

目录

摘要

1 绪论

1．1 概述

1．2 哈特曼波前传感器应用

1．3 哈特曼波前传感器研究现状

1．4 课题意义以及主要研究内容

2 光学系统像质检测

2．1 波像差理论

2．2 像质检测方法

2．2．1 星点检测法

2．2．2 分辨率法

2．2．3 刀口阴影法

2．2．4 光学传递函数法

2．2．5 波像差法

2．3 本章小结

3 哈特曼波前检测原理

3．1 哈特曼波前检测发展

3．2 哈特曼波前检测原理

3．3 波前检测方法

3．3．1 波前曲率计算

3．3．2 波前斜率计算

3．4 光斑质心算法

3．4．1 影响光斑质心探测精度的因素

3．4．2 提高光斑质心探测精度

3．5 波前重构方法

3．5．1 波前概述

3．5．2 区域法波前重构

3．5．3 模式法波前重构

3．6 本章小结

4 哈特曼波前检测装置设计与调校

4．1 检测装置设计方案

4．1．1 光学系统设计

4．1．2 机械结构设计

4．2 装调方法及步骤

4．2．1 引言

4．2．2 装调步骤

4．3 本章小结

5 实验数据获取及误差分析

5．1 小口径镜头实验测试

5．1．1 检测系统原理

5．1．2 参考波面获取

5．1．3 实验数据获取

5．2 波前重构结果

5．3 误差分析

5．3．1 误差来源

5．3．2 算法误差分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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