[发明专利]基于微扫描的像质检测用哈特曼波前传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于像质检测的波前传感器，特别是一种基于微扫描的哈特曼波前传感器。

背景技术

自适应光学技术是采用波前传感器实时测量入射光的位相、波前校正器实时补偿入射光的波前像差，使入射光经波前校正器后输出平面波，而完整的自适应光学系统一般由波前探测、波前校正、波前复原和控制运算等三个部分组成。由于哈特曼波前传感器具有实时性和稳定性好的优点，自适应光学系统一般采用这种传感器测量波前。传统的哈特曼波前传感器原理光路见图1。

提高哈特曼传感器的检测精度就是要提高哈特曼传感器的质心探测精度，而传感器的质心探测精度又与其位于焦平面处的CCD探测器的性能密不可分。本发明提出的将微扫描装置引入哈特曼传感器将对哈特曼传感器波前检测中由CCD造成的系统误差有所改善，降低对CCD的要求，从而得到更精确的波前重构数据。

发明内容

本发明的技术解决方案：基于微扫描的像质检测用哈特曼波前传感器，包括光路缩束系统，微扫描装置以及相应的数字图像处理器，微透镜阵列，CCD探测器以及波前处理机；其特征在于在缩束系统之后微透镜阵列之前放置微扫描装置。

本发明的原理：

微扫描方法的提出是以抽样定理为其理论基础的，它是一种减少频谱混淆的常用方法。微扫描就是利用微扫描装置将光学系统所成的图像在x，y方向分别进行1/N(N为整数，本发明采用2×2模式即N为2)像素距的位移，得到N×N(即2×2)帧欠抽样图像；并运用数字图像处理器将多帧经过亚像素位移的图像重建成一帧图像，从而达到最终实现提高分辨率的目的。利用微扫描可以提高分辨率的作用，将其应用到哈特曼波前传感器中，即可达到将CCD分辨率提高的目的，进而提高哈特曼波前传感器的像质检测精度。

本发明与现有技术相比有如下优点：本发明使传统的哈特曼波前传感器在不改变视场的前提下对波前检测精度有所提高。

附图说明

图1为传统的哈特曼波前传感器原理光路结构示意图

图2为本发明提出的基于微扫描的哈特曼波前传感器光路结构示意图(也作为摘要附图)

图3为本发明提出的基于微扫描的哈特曼波前传感器结构分解说明图

图4为单块平板平移光路分析图

图5为标准2×2微扫描模式示意图

图中：1、缩束系统前透镜，2、缩束系统后透镜，3、微扫描装置即压电陶瓷驱动的平行平板，4、微透镜阵列，5、CCD探测器，6、计算机。

具体实施方式

如图1所示，传统的哈特曼波前传感器主要由光路缩束系统、微透镜阵列、CCD探测器和波前处理机(计算机)构成。它利用微透镜阵列对入射的信号波前子孔径分割，每个子孔径内光信号聚焦在其后的CCD上，利用CCD靶面能量的分布情况进行质心位置计算。

如图2、3所示，本发明主要包括由1、2透镜构成的光路缩束系统、光路缩束系统之后微透镜阵列4之前的微扫描装置即由压电陶瓷驱动的平行平板3、CCD探测器5、计算机6构成。

本发明的工作过程如下：被测波前经过光路缩束系统1、2输出平行光，经过微扫描装置3投射到微透镜阵列4，由微透镜阵列4分割波面成很多小的子波面，并聚焦到位于焦平面出的CCD探测器5上，如果微扫描装置3为2×2模式下的由压电陶瓷驱动的平行平板，平板与光轴倾角为θ，若倾斜平板绕光轴进行方位角旋转时，会集光束聚焦点将在焦平面上形成以原像点为中心，以Δ为半径的圆周(如图4所示)。如果旋转光学平板分别停留在45°、135°、225°和315°这4个相隔90°的位置进行欠采样成像(如图5所示)，则在CCD探测器5上得到4帧欠抽样图像信号由计算机进行数字图像处理，再进行波前处理算法得到实时波相差。

如图4所示，关于平行平板的尺寸计算如下：