(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局地址310058浙江省杭州市西湖區(qū)余杭塘(72)發(fā)明人胡亮任政鋼王靜付新蘇芮司33200一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測本發(fā)明公開了一種基于背景紋影法的液體一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光行液體透鏡波像差檢測，克服了傳統(tǒng)夏克-哈特曼波前檢測技術(shù)需要使用微透鏡陣列將待測波21.一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置，其特征在于，所述液體透鏡波前檢測裝置包括第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)和相機(jī)(5),第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)和相機(jī)(5)沿光軸依次間隔設(shè)置，待測液體透鏡(2)放置在第一參考波前光束生成組件和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)之間，第一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束入射至待測液體透鏡(2),經(jīng)待測液體透鏡(2)的透射后入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3),再經(jīng)雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)的透射后被相機(jī)(5)采集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置，其特征在于，所述待測液體透鏡(2)包括流體(21)、透明玻璃蓋板(22)和透鏡殼(23),透鏡殼(23)中開設(shè)有沿光軸方向設(shè)置的通槽，通槽兩端的透鏡殼(23)中分別安裝有對(duì)應(yīng)的透明玻璃蓋板(22),使得透鏡殼(23)為密封結(jié)構(gòu)；兩塊透明玻璃蓋板(22)之間的透鏡殼(23)內(nèi)形成一個(gè)流體腔，透鏡殼(23)中還開設(shè)有注水口和排水口，注水口和排水口與流體腔連通，流體腔內(nèi)填充有流體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置，其特征在于，所述液體透鏡波前檢測裝置還包括擾動(dòng)校正組件，所述擾動(dòng)校正組件包括第二參考波前光束生成組件、擾動(dòng)校正液體透鏡、反射鏡(7)和分光棱鏡(8);第二參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束的波長與第一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束的波長不同；第二參考波前光束生成組件設(shè)置在第一參考波前光束生成組件的側(cè)方，第二參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束入射至擾動(dòng)校正液體透鏡，擾動(dòng)校正液體透鏡的結(jié)構(gòu)和流體類型與待測液體透鏡(2)的相同，擾動(dòng)校正液體透鏡中的流體為靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)擾動(dòng)校正液體透鏡透射后出射的光束入射至反射鏡(7),分光棱鏡(8)設(shè)置在待測液體透鏡(2)和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)之間，經(jīng)待測液體透鏡(2)透射的光束入射至分光棱鏡(8)發(fā)生透射，經(jīng)反射鏡(7)反射的光束入射至分光棱鏡(8)發(fā)生發(fā)射，經(jīng)分光棱鏡(8)透射和反射的光束均入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)中；第一參考波前光束生成組件、待測液體透鏡(2)和分光棱鏡(8)之間形成第一光路，第二參考波前光束生成組件、擾動(dòng)校正液體透鏡、反射鏡(7)和分光棱鏡(8)之間形成第二光路，第一光路和第二光路的光程相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置，其特征在于，所述第一參考波前光束生成組件包括背景圖案板(1)和LED照明系統(tǒng)(4),所述背景圖案板(1)為散布有隨機(jī)點(diǎn)陣的透明屏；所述LED照明系統(tǒng)(4)用于產(chǎn)生平行光束。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置，其特征在于，所述雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡(3)包括沿光軸依次間隔布置的第一正透鏡(31)、第二正透鏡(33),光闌(32)位于第一正透鏡(31)、第二正透鏡(33)之間，光闌(32)位于第一正透鏡(31)的焦點(diǎn)處以及第二正透鏡(33)的焦點(diǎn)處。6.一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1:將待測液體透鏡(2)安裝在權(quán)利要求1所述的液體透鏡波前檢測裝置中；步驟2:利用相機(jī)(5)依次采集待測液體透鏡(2)在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Iref以及在步驟3:對(duì)獲取的參考圖像Ire與動(dòng)態(tài)圖像Idisturbea處理后，獲得背景位移(△x’,△y’);步驟4:基于背景位移(△x',△y'),利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立背景位移(△x,△y’)、光線偏轉(zhuǎn)角(,ε)與波前斜率之間的關(guān)系，從而計(jì)算出波前斜率分布；3步驟5:對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡(2)的波前分布及波像差。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，其特征在于，8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，其特征在于，所述步驟5中，采用梯形積分算法或迭代重構(gòu)算法對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)。9.一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1:將待測液體透鏡(2)安裝在權(quán)利要求3所述的液體透鏡波前檢測裝置中；步驟2:相機(jī)(5)在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡(2)在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Iref和擾動(dòng)校正液體透鏡的第一校正參考圖像；然后，相機(jī)(5)在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡(2)在溫度梯度作用下產(chǎn)生擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖像Idisturbe和擾動(dòng)校正液體透鏡的第二校正參考圖像；步驟3:對(duì)獲取的參考圖像Iref與動(dòng)態(tài)圖像Idisturbea處理后，獲得原始背景位移(△x',△y’);以及對(duì)第一校正參考圖像和第二校正參考圖像處理后，獲得擾動(dòng)位移；將原始背景位步驟4:基于校正后的背景位移，利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立背景位移步驟5:對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡(2)的波前分布及波像差。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，其特征在4技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及了光學(xué)測量領(lǐng)域的一種透鏡波前檢測裝置及方法，具體涉及了一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置及方法。背景技術(shù)[0002]液體透鏡是一種利用液體構(gòu)成的無固體機(jī)械結(jié)構(gòu)光學(xué)元件，已廣泛應(yīng)用于浸沒式光刻、顯微成像及機(jī)器視覺等成像系統(tǒng)中。由于液體透鏡內(nèi)部流體的折射率分布受到密度、溫度、壓力及流動(dòng)等多種因素的影響，容易引起波前動(dòng)態(tài)變化，從而降低光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。因此，精確、實(shí)時(shí)地檢測液體透鏡的波像差對(duì)于確保其在各種工作條件下的性能至關(guān)重要。[0003]現(xiàn)有的波前檢測技術(shù)包括傳統(tǒng)干涉法、哈特曼法、剪切干涉法和點(diǎn)衍射法。這些方法雖然在物鏡波像差檢測中已取得了較好效果，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。干涉法通常需要參考光路，適用于離線檢測；哈特曼法和剪切干涉法能進(jìn)行在線檢測，但僅能測得波前斜率，需要通過復(fù)雜的計(jì)算過程才能重建波前；點(diǎn)衍射法則面臨光通量降低和精度下降的問題。對(duì)于高分辨率光刻或顯微成像系統(tǒng)，當(dāng)前主流的檢測方法是相位測量干涉儀(PhaseMeasuringInterferometer,PMI),例如：Nikon基于夏克-哈特曼傳感器提出的P-PMI技術(shù)、Canon基于線衍射原理的波像差原位檢測干涉儀，以及ASML基于剪切干涉原理的ILIAS橫向剪切干涉技術(shù)。但是，液體透鏡作為最后一塊物鏡直接與光刻膠接觸，無法像固體鏡頭一樣進(jìn)行波像差補(bǔ)償，所以需要一種液體透鏡波像差的檢測方法。[0004]背景紋影法(BackgroundOrientedSchlierenTechnique,BOS)是一種較新穎的流動(dòng)檢測技術(shù)，于2000年左右由Meier等人提出。BOS技術(shù)可以克服自發(fā)光對(duì)傳統(tǒng)紋影技術(shù)照度變化帶來的困難，同時(shí)使用PIV或光流算法，省去了傳統(tǒng)紋影技術(shù)復(fù)雜且昂貴的實(shí)驗(yàn)裝置。BOS技術(shù)首先運(yùn)用于定量測量氣動(dòng)光學(xué)中的密度場，之后擴(kuò)展至流體溫度測量、自由表面測量以及氣動(dòng)光學(xué)波前測量等領(lǐng)域。BOS技術(shù)裝置組成簡單，測量靈敏度和精度主要取決于光路設(shè)計(jì)、相機(jī)分辨率、背景圖案設(shè)計(jì)以及背景位移算法。[0005]目前已有的光學(xué)系統(tǒng)波像差檢測方法包括橫向剪切干涉技術(shù)(CN102368139A、體透鏡的折射率分布存在時(shí)空不均勻性。因此，有必要提出一種針對(duì)液體透鏡的波前檢測裝置及方法。發(fā)明內(nèi)容[0006]為了克服背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置及方法。[0007]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置。該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不可壓縮流場因溫度引起的折射率不均進(jìn)行測量，還能降低系統(tǒng)復(fù)雜性，無需使用傳統(tǒng)干涉方法或微透鏡陣列，避免使用多個(gè)光柵或因微透鏡陣列引入系統(tǒng)誤差。5使用雙側(cè)遠(yuǎn)心背景紋影克服傳統(tǒng)BOS系統(tǒng)空間分辨率和靈敏度的矛盾，使用高速相機(jī)作為圖像接受裝置確保時(shí)間分辨率。[0008]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法。該方法可以通過測得的背景位移獲得波前斜率，進(jìn)而重構(gòu)出該動(dòng)態(tài)流場的波前分布，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)波前檢測。[0009]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一、一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置所述液體透鏡波前檢測裝置包括第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡和相機(jī)，第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡和相機(jī)沿光軸依次間隔設(shè)置，待測液體透鏡放置在第一參考波前光束生成組件和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡之間，第一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束入射至待測液體透鏡，經(jīng)待測液體透鏡的透射后入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡，再經(jīng)雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡的透射后被相機(jī)采集。[0010]所述待測液體透鏡包括流體、透明玻璃蓋板和透鏡殼，透鏡殼中開設(shè)有沿光軸方向設(shè)置的通槽，通槽兩端的透鏡殼中分別安裝有對(duì)應(yīng)的透明玻璃蓋板，使得透鏡殼為密封結(jié)構(gòu)；兩塊透明玻璃蓋板之間的透鏡殼內(nèi)形成一個(gè)流體腔，透鏡殼中還開設(shè)有注水口和排水口，注水口和排水口與流體腔連通，流體腔內(nèi)填充有流體。[0011]裝置還包括擾動(dòng)校正組件，所述擾動(dòng)校正組件包括第二參考波前光束生成組件、擾動(dòng)校正液體透鏡、反射鏡和分光棱鏡；第二參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束的波長與第一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束的波長不同；第二參考波前光束生成組件設(shè)置在第一參考波前光束生成組件的側(cè)方，第二參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束入射至擾動(dòng)校正液體透鏡，擾動(dòng)校正液體透鏡的結(jié)構(gòu)和流體類型與待測液體透鏡的相同，擾動(dòng)校正液體透鏡中的流體為靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)擾動(dòng)校正液體透鏡透射后出射的光束入射至反射鏡，分光棱鏡設(shè)置在待測液體透鏡和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡之間，經(jīng)待測液體透鏡透射的光束入射至分光棱鏡發(fā)生透射，經(jīng)反射鏡反射的光束入射至分光棱鏡發(fā)生發(fā)射，經(jīng)分光棱鏡透射和反射的光束均入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡中；第一參考波前光束生成組件、待測液體透鏡和分光棱鏡之間形成第一光路，第二參考波前光束生成組件、擾動(dòng)校正液體透鏡、反射鏡和分光棱鏡之間形成第二光路，第一光路和第二光路的光程相同。[0012]所述第一參考波前光束生成組件包括背景圖案板和LED照明系統(tǒng)，所述背景圖案板為散布有隨機(jī)點(diǎn)陣的透明屏；所述LED照明系統(tǒng)用于產(chǎn)生平行光束。[0013]所述雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡包括沿光軸依次間隔布置的第一正透鏡、第二正透鏡，光闌位于第一正透鏡、第二正透鏡之間，光闌位于第一正透鏡的焦點(diǎn)處以及第二正透鏡的焦點(diǎn)處。[0014]二、一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法步驟1:將待測液體透鏡安裝在所述的液體透鏡波前檢測裝置中；步驟2:利用相機(jī)依次采集待測液體透鏡在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Ire以及在溫步驟3:對(duì)獲取的參考圖像Iref與動(dòng)態(tài)圖像Idisturbe處理后，獲得背景位移(△x',△y');步驟4:基于背景位移(△x',△y’),利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立背景位移(△x,△y’)、光線偏轉(zhuǎn)角(,ε)與波前斜率之間的關(guān)系，從而計(jì)算出波前斜率分6步驟5:對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡的波前分布及波像[0015]所述步驟3中，采用互相關(guān)或光流算法對(duì)獲取的參考圖像I。與動(dòng)態(tài)圖像Iisturbe進(jìn)行處理。[0016]所述步驟5中，采用梯形積分算法或迭代重構(gòu)算法對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)。[0017]三、一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法步驟1:將待測液體透鏡安裝在所述的液體透鏡波前檢測裝置中；步驟2:相機(jī)在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Iref和擾動(dòng)校正液體透鏡的第一校正參考圖像；然后，相機(jī)在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡在溫度梯度作用下產(chǎn)生擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖像Idisturbea和擾動(dòng)校正液體透鏡的第二校正參考圖步驟3:對(duì)獲取的參考圖像Iref與動(dòng)態(tài)圖像Idisturbea處理后，獲得原始背景位移(△x',△y’);以及對(duì)第一校正參考圖像和第二校正參考圖像處理后，獲得擾動(dòng)位移；將原始背景位移(△x',△y')與擾動(dòng)位移作差后，獲得校正后的背景位移；步驟4:基于校正后的背景位移，利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立背景位移(△x’,△y’)、光線偏轉(zhuǎn)角(,ε,)與波前斜率之間的關(guān)系，從而計(jì)算出波前斜率分布；步驟5:對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡的波前分布及波像[0018]本發(fā)明應(yīng)用背景紋影法對(duì)不可壓縮液體透鏡的波前梯度進(jìn)行定量測量，進(jìn)而重構(gòu)波像差，尤其適用于實(shí)時(shí)定量測量因液體透鏡內(nèi)部溫度、密度等因素引起的波像差動(dòng)態(tài)變[0019]本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測裝置。該裝置通過背景紋影法代替微透鏡陣列的測量方法，可以得到平行光波經(jīng)過待測液體透鏡后波前斜率，進(jìn)而重構(gòu)整個(gè)波前分布，克服了微透鏡陣列本身空間分辨率不足以及占空比高的缺點(diǎn)。[0020]本發(fā)明使用背景紋影法，減小系統(tǒng)復(fù)雜性，降低了采用多個(gè)光柵或微透鏡陣列引入較多系統(tǒng)誤差的缺點(diǎn)。[0021]本發(fā)明提出的裝置和方法既能夠測量液體透鏡的波像差，又能同時(shí)獲得液體透鏡內(nèi)部流場的流動(dòng)信息，從而增強(qiáng)對(duì)液體透鏡光學(xué)質(zhì)量的理解與控制。附圖說明[0022]圖1為本發(fā)明中液體透鏡波前檢測裝置的原理圖。[0023]圖2為本發(fā)明中液體透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為液體透鏡的側(cè)面剖視圖，(b)為液體透鏡的端面剖視圖。[0024]圖3為本發(fā)明中背景紋影圖案位移示意圖。[0025]圖4為實(shí)施例1中液體透鏡波前檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖5為實(shí)施例2中液體透鏡波前檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]圖6為實(shí)施例1中液體透鏡波前檢測方法的流程圖。7具體實(shí)施方式[0029]下面結(jié)合附圖以及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。[0030]實(shí)施例1[0031]如圖1和圖4所示，液體透鏡波前檢測裝置包括第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3和高速相機(jī)5,第一參考波前光束生成組件、雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3和高速相機(jī)5沿光軸依次間隔設(shè)置，待測液體透鏡2放置在第一參考波前光束生成組件和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3之間，第一參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束入射至待測液體透鏡2,經(jīng)待測液體透鏡2的透射后入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3,再經(jīng)雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3的透射后被高速相機(jī)5采集，高速相機(jī)5與數(shù)據(jù)處理器6相連。雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3和相機(jī)5同光軸設(shè)置，入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3的光束可與光軸存在夾角。[0032]雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3包括沿光軸依次間隔布置的第一正透鏡31、第二正透鏡33,光闌32位于第一正透鏡31、第二正透鏡33之間，光闌32位于第一正透鏡31的焦點(diǎn)處以及第二正透[0033]如圖4所示，液體透鏡波前檢測裝置垂直設(shè)置，待測液體透鏡2水平設(shè)置。參考波前光束生成組件與雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3以及高速相機(jī)5同光軸設(shè)置，照明系統(tǒng)發(fā)出的光線近似平行的入射到背景圖案板1上，雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3和高速相機(jī)5保證背景圖像近似平行入射到成像平面上，雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3和高速相機(jī)5組成的組件的放大倍率與雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡中兩個(gè)薄透鏡的焦距有關(guān)，與紋影對(duì)象和背景以及相機(jī)的相對(duì)距離無關(guān)。[0034]圖1中，Z_D表示待測流場和背景圖案板之間的距離；Z_A表示待測流場和第一正透鏡之間的距離；Z_i表示第二正透鏡和相機(jī)成像平面之間的距離；△y'表示背景圖案板處的背景圖案因光線偏折產(chǎn)生的在y方向的位移；△y表示背景圖案板處圖案在y方向的位移對(duì)應(yīng)在相機(jī)成像平面上的位移。[0035]如圖2的(a)和圖2的(b)所示，待測液體透鏡2包括流體21、透明玻璃蓋板22和透鏡殼23,透鏡殼23為不透光材料制備獲得的，透鏡殼23中開設(shè)有沿光軸方向設(shè)置的通槽，通槽兩端的透鏡殼23中分別安裝有對(duì)應(yīng)的透明玻璃蓋板22,使得透鏡殼23為密封結(jié)構(gòu)；兩塊透明玻璃蓋板22之間的透鏡殼23內(nèi)形成一個(gè)流體腔，透鏡殼23中還開設(shè)有注水口和排水口，注水口和排水口與流體腔連通，流體腔內(nèi)填充有流體，流體21通過注水口和出水口不斷更新，通過兩個(gè)注水口可以形成具有溫度梯度的流場。流體為超純水。[0036]第一參考波前光束生成組件包括背景圖案板1和LED照明系統(tǒng)4,背景圖案板1為散布有隨機(jī)點(diǎn)陣的透明屏，如圖3所示，其點(diǎn)陣特征經(jīng)過液體透鏡后產(chǎn)生可用于波前重構(gòu)的位移信息。背景圖案散斑在相機(jī)5感光元件上的成像尺寸應(yīng)為3~5個(gè)像素大小，散斑間距應(yīng)大于散斑直徑無混疊，散斑邊緣灰度梯度清晰，背景圖案1通過液體透鏡2后產(chǎn)生畸變，背景圖案產(chǎn)生位移(△x',△y),所有背景位移向量組成位移向量場。[0037]LED照明系統(tǒng)4用于產(chǎn)生平行光束，LED照明系統(tǒng)4包括光源和平行光管。光源中出射的具有特定波長的光束經(jīng)平行光管后變?yōu)槠矫娌?，穿過背景圖案板1后獲得包含背景圖8前與y軸的夾角等于光線通過液體透鏡后的偏轉(zhuǎn)角ε,采用梯形積分算法或迭代算法獲取步驟1:將待測液體透鏡2安裝在液體透鏡波前檢測裝置中，即搭建液體透鏡波前步驟2:利用高速相機(jī)5依次采集待測液體透鏡2在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Iref待測液體透鏡2為具有溫度梯度的流場);[0040]步驟4:基于背景位移(△x,△y’),利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立以及光線偏轉(zhuǎn)角(,e)與波前斜率的關(guān)系：9'指平均光程，所以光波的相位畸變△Φ為：其中，λ表示光線的波長。[0042]步驟5:采用梯形積分算法對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡2平均，獲得當(dāng)前液體透鏡的波前分布。體透鏡2的透射后入射至雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3,再經(jīng)雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3的透射后被高速相機(jī)5采集，鏡、反射鏡7和分光棱鏡8;第二參考波前光束生成組件中出射的參考波前光束的波長與第的參考光束經(jīng)液體透鏡后保持無畸變),經(jīng)擾動(dòng)校正液體透鏡透射后出射的光束入射至反射鏡7,分光棱鏡8設(shè)置在待測液體透鏡2和雙側(cè)遠(yuǎn)心透鏡3之間并且與待測液體透鏡2和雙7反射的光束入射至分光棱鏡8發(fā)生發(fā)射，經(jīng)分光棱鏡8透射和反射的光束均入射至雙側(cè)遠(yuǎn)第一光路和第二光路的光程相同。因此，產(chǎn)生的背景位移可以視為光路沿程擾動(dòng)、高速相機(jī)前檢測精度。端的透鏡殼23中分別安裝有對(duì)應(yīng)的透明玻璃蓋板22,使得透鏡殼23為密封結(jié)構(gòu)；兩塊透明玻璃蓋板22之間的透鏡殼23內(nèi)形成一個(gè)流體腔，透鏡殼23中還開設(shè)有注水口和排水口，注水口和排水口與流體腔連通，流體腔內(nèi)填充有流體，流體可形成具有溫度梯度的動(dòng)態(tài)流場。流體為超純水。[0047]第一參考波前光束生成組件和第二參考波前光束生成組件中的背景圖案板1相的藍(lán)光LED41;第而二參考波前光束生成組件的光源為波長660nm的紅光LED42.為了更好的反映因?yàn)橄到y(tǒng)誤差引起的虛假位移，兩條光路的背景圖案拍攝需要保證間隔時(shí)間極短，利用高速相機(jī)5的雙幀模式記錄，首先在第一光路進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間大約20μs,第一光路結(jié)束后間隔約10μs對(duì)第二光路進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間同樣約20us。[0048]本發(fā)明提出了一種基于背景紋影法的液體透鏡波前檢測方法，方法包括以下步步驟1:將待測液體透鏡2安裝在液體透鏡波前檢測裝置中；步驟2:高速相機(jī)5在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡2在無擾動(dòng)狀態(tài)下的參考圖像Iref(即待測液體透鏡2內(nèi)的流體為靜止?fàn)顟B(tài)，待測液體透鏡2為靜止流場)和擾動(dòng)校正液體透鏡的第一校正參考圖像；然后，高速相機(jī)5在雙幀模式下依次記錄待測液體透鏡2在溫度梯度作用下產(chǎn)生擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)圖像Idisturbed(即待測液體透鏡2內(nèi)的流體為具有溫度梯度的流動(dòng)狀態(tài)，待測液體透鏡2為具有溫度梯度的流場)和擾動(dòng)校正液體透鏡的第二校正參考圖像；步驟3:采用光流算法對(duì)獲取的參考圖像Iref與動(dòng)態(tài)圖像Idisturbe處理后，獲得原始背景位移(△x',△y’);以及對(duì)第一校正參考圖像和第二校正參考圖像處理后，獲得擾動(dòng)位移；將原始背景位移(△x',△y')與擾動(dòng)位移作差后，獲得校正后的背景位移；互相關(guān)或光流算法中，通過選擇適當(dāng)?shù)挠^察窗口大小，將處理后的參考圖像與一系列動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行卷積得到連續(xù)的背景位移。[0049]步驟4:基于校正后的背景位移，利用幾何光學(xué)中費(fèi)馬原理和馬呂斯定律建立背景位移(△x’,△y’)、光線偏轉(zhuǎn)角(,ε,)與波前斜率之間的關(guān)系，從而計(jì)算出波前斜率分布；步驟5:采用迭代重構(gòu)算法對(duì)波前斜率分布進(jìn)行積分重構(gòu)后，獲得待測液體透鏡2的波前分布