[发明专利]一种哈特曼波前传感器自动对准方法

说明书

本发明公开了一种哈特曼波前传感器自动对准装置和方法，将哈特曼波前传感器固定到一个带有三维平移和二维倾斜调整的五维的电动调整架上，通过获取光瞳在哈特曼波前传感器上的斜率和有效性信息，计算调节量并控制调整架控制器调节电动调整架，实现哈特曼波前传感器的自动对准。本装置和方法简单、稳定、易实现，能直观实时的显示调整过程和结果，从而降低了对使用人员的要求，减少了调节时间，提高了哈特曼波前探测器的自动化程度。

技术领域

本发明涉及一种哈特曼波前传感器的自动对准装置和方法，特别是一种简单、快捷、自动化程度高地实现光束对准的哈特曼波前传感器。

背景技术

哈特曼波前传感器是一种常用的光波前探测器，它可以测量待测波前与参考波前之间的相位差，被广泛应用在光束诊断、天体成像、生物医学成像、光束控制和自适应光学相关领域。哈特曼波前传感器在使用前，需要将哈特曼波前传感器放置于与待测量波前共轭的位置，并实现光瞳和倾斜量的对准。实际工作的时候，共轭位置容易保证，但光瞳与倾斜量常不在合适的位置，需要对哈特曼波前传感器对准后才能进行有效的波前测量。通过手工实现哈特曼波前传感器的对准，需要操作人员有一定的技术基础，并且需要花费大量的时间，并且不适合一些比较特殊的场合，如强辐射、空间狭小等。

发明内容

本发明的技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提供了一种哈特曼波前传感器自动对准装置和方法，该方法可以简单、快捷、自动的实现哈特曼波前传感器与待测量波前的光瞳和倾斜量对准。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种哈特曼波前传感器自动对准装置，包括哈特曼波前传感器、五维电动调整架、调整架控制器和计算机，五维电动调整架能够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，哈特曼波前传感器固定在五维电动调整架上，计算机通过获取光瞳在哈特曼波前传感器上的斜率和有效性信息，计算调节量并控制调整架控制器调节五维电动调整架，实现哈特曼波前传感器的自动对准。

其中，计算机可获取哈特曼波前传感器所有子孔径的X、Y方向的斜率和有效性信息。

其中，计算机可以通过调整架控制器控制五维电动调整架运动。

哈特曼波前传感器自动对准方法，利用的哈特曼波前传感器自动对准装置包括哈特曼波前传感器、五维电动调整架、调整架控制器和计算机。五维电动调整架包括X、Y、Z三个方向的平移调节和X、Y方向的旋转调节。哈特曼波前传感器固定在五维电动调整架上，计算机可以通过调整架控制器控制五维电动调整架的运动。该方法的流程为：

1)将固定在五维电动调整架上的哈特曼波前传感器放置到待测量光的合适位置，在 XY方向，使待测量光照射到哈特曼波前传感器上，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定义的光轴处的子孔径的x(m,n)和 y(m,n)均为0；计算机读取哈特曼波前传感器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；