[发明专利]一种采用分时曝光的哈特曼波前传感器

权利要求书

1.一种采用分时曝光的哈特曼波前传感器，其特征在于包括：分光镜(1)、光功率密度测量仪(2)、分步采集控制器(3)、微透镜阵列(4)、CCD相机(5)、质心计算器(6)和波前复原器(7)；入射波前(8)经分光镜(1)后分为波前能量测量部分(9)和波前斜率测量部分(10)；波前能量测量部分(9)进入光强分布测量仪(2)，波前斜率测量部分(10)经微透镜阵列(4)分割后在CCD相机(5)处形成光斑阵列；光强分布测量仪(2)测量入射波前(8)的光功率密度并将光功率密度数据传递给分步采集控制器(3)；分步采集控制器(3)首先根据入射波前(8)的光功率密度特性和CCD相机(5)的响应灵敏度计算出CCD相机(5)对光斑阵列的分步采集的子孔径集合及每个子孔径集合的曝光时间，分步采集控制器(3)再控制CCD相机(5)按照每个子孔径集合的曝光时间分步采集光斑数据并将数据传递给质心计算器(6)，分步采集控制器(3)最后控制质心计算器(6)分步计算出每个子孔径集合的光斑质心并传递给波前复原器(7)，波前复原器(7)将质心计算器(6)得到的质心排列为质心向量后计算得到入射波前(8)的斜率向量并复原出入射波前的相位分布。

2.根据权利要求1所述的采用分时曝光的哈特曼波前传感器，其特征在于：所述分步采集控制器(3)根据入射波前(8)的光功率密度的特性和CCD相机(5)的响应灵敏度计算出CCD相机(5)对光斑阵列的分步采集的子孔径集合及每个子孔径集合的曝光时间的过程如下：首先分步采集控制器(3)计算微透镜阵列的单个子孔径内达到光斑质心测量精度时所需最低信噪比要求时入射光能量的最小值E_min和光斑最大值达到CCD相机(5)规定量程时的入射光能量的最大值E_max；然后将光功率密度测量仪(2)测量得到的光强按微透镜阵列(4)的排布进行分割，对单个子孔径内的光强积分得到子孔径内的入射光功率P_k，k为子孔径编号；再将每个子孔径内的光能量要求和光功率相除得到曝光时间的下限t_kmin＝P_k/E_max和曝光时间的上限t_kmax＝P_k/E_min，将满足同一曝光时间范围的子孔径合并采集，得到每步采集的子孔径集合及每次采集的子孔径集合的曝光时间。

3.根据权利要求2所述的采用分时曝光的哈特曼波前传感器，其特征在于：所述满足同一曝光时间范围的子孔径合并采集过程如下：

(a)将子孔径编号k与曝光时间的上限t_kmax、曝光时间的下限t_kmin对应，形成子孔径编号向量K、曝光时间上限向量T_max和曝光时间下限向量T_min；

(b)取出曝光时间上限向量T_max中最小值t_max的子孔径编号，并找出曝光时间下限向量T_min小于t_max的子孔径编号，形成以t_max为曝光时间的子孔径集合；

(c)将步骤(b)中取出的子孔径编号从子孔径编号向量K中取出，并取出曝光时间上限向量T_max和曝光时间下限向量T_min中对应的t_kmax和t_kmin值；

(d)重复步骤(b)和(c)，直到所有子孔径都取出，从而实现满足同一曝光时间范围的子孔径合并采集。

4.根据权利要求2所述的采用分时曝光的哈特曼波前传感器，其特征在于：为避免CCD相机(5)饱和，所述光斑最大值达到CCD相机(5)规定量程不等于CCD相机(5)的满量程，根据实际情况光斑最大取CCD相机(5)满量程的80％～90％。