[发明专利]一种哈特曼波前传感器自动对准方法

权利要求书

1.一种哈特曼波前传感器自动对准方法，利用哈特曼波前传感器自动对准装置，包括哈特曼波前传感器(1)、五维电动调整架(2)、调整架控制器(3)和计算机(4)，五维电动调整架(2)能够X、Y、Z三维的平移调整和绕X、Y轴的二维旋转调节，即X、Y方向的倾斜，哈特曼波前传感器(1)固定在五维电动调整架(2)上，计算机(4)通过获取光瞳在哈特曼波前传感器(1)上的斜率和有效性信息，计算调节量并控制调整架控制器(3)调节五维电动调整架，实现哈特曼波前传感器(1)的自动对准，其特征在于，包括自动对准的步骤如下：

1)将固定在五维电动调整架(2)上的哈特曼波前传感器(1)放置到待测量光的合适位置，在X方向与Y方向，使待测量光照射到哈特曼波前传感器(1)上，并在Z方向使哈特曼波前传感器在待测量波前的共轭位置；

2)令哈特曼波前传感器(1)的子孔径有N行，M列，x(m,n),y(m,n),m＝1,2,3,...,M,n＝1,2,3,...N分别为哈特曼波前传感器(1)坐标为(m,n)的子孔径的X和Y方向中心位置，位于哈特曼波前传感器(1)定义的光轴处的子孔径的x(m,n)和y(m,n)均为0；计算机(4)读取哈特曼波前传感器(1)的所有子孔径的斜率和有效性信息S_x(m,n),S_y(m,n),V(m,n),m＝1,2,3,...M,n＝1,2,3,...,N，其中，S_x(m,n)和S_y(m,n)分别为坐标为(m,n)的子孔径X和Y方向的斜率，V(m,n)为坐标为(m,n)的子孔径的有效性，值为1表示有效，为0表示无效，计算X和Y方向的光轴中心P_x和P_y：

3)若|P_x|＜α_x且|P_y|＜α_y，则跳转到步骤6)，其中α_x和α_y分别为光轴X和Y方向光轴中心对准精度；

4)计算X、Y方向的平移调节量Δx和Δy：

Δx＝-k₁P_x，Δy＝-K₂P_y (2)

其中k₁和k₂为调节系数，由五维电动调整架(2)和调整架控制器(3)的特性决定；

5)计算机(4)发送X、Y方向的平移调节量Δx和Δy给调整架控制器(3)，控制五维电动调节架的X和Y方向分别移动Δx和Δy；

6)计算机(4)读取哈特曼波前传感器(1)的斜率和有效性信息并计算X和Y方向的平均光轴倾斜角T_x和T_y：

7)若|T_x|＜β_x且|T_y|＜β_y，则跳转到步骤11)，其中β_x和β_y分别为光轴X和Y方向光轴倾斜对准精度；

8)计算X、Y方向的倾斜调节量ΔT_x和ΔT_y：

ΔT_x＝-k₃T_x，ΔT_y＝-k₄T_y (4)

其中k₃和k₄为调节系数，由五维电动调整架(2)和调整架控制器(3)的特性决定；

9)计算机(4)发送X、Y方向的倾斜调节量ΔT_x和ΔT_y给调整架控制器(3)，控制五维电动调节架(2)的X和Y方向分别倾斜ΔT_x和ΔT_y；

10)计算机(4)读取哈特曼波前传感器(1)的斜率和有效性信息并按公式(1)计算X和Y方向的光轴中心P_x和P_y，若|P_x|＜α_x且|P_y|＜α_y则转到步骤11)，否则跳转到步骤4)；

11)计算机(4)发送Z方向的平移量Δz给调整架控制器(3)，控制五维电动调整架(1)在Z方向平移Δz；

12)计算机(4)读取哈特曼波前传感器(1)的斜率和有效性信息并按公式(1)计算X和Y方向的光轴中心P_x和P_y；

13)计算机(4)发送Z方向的平移量-Δz给调整架控制器(3)，控制五维电动调整架(1)在Z方向平移-Δz；

14)若|P_x|＜α_x且|P_y|＜α_y，自动对准结束；

15)计算机(4)读取哈特曼波前传感器(1)的斜率和有效性信息并计算X、Y方向的倾斜调节量ΔT_x和ΔT_y：

ΔT_x＝sgn(P_x)·K_x，ΔT_y＝sgn(P_y)·K_y

其中sgn(·)为符号函数，K_x和K_y分别为哈特曼波前传感器的子孔径在X和Y方向的动态范围；

16)发送X、Y方向的倾斜调节量ΔT_x和ΔT_y给调整架控制器(3)，控制五维电动调节架(1)的X和Y方向分别倾斜ΔT_x和ΔT_y；

17)跳转到步骤2)。