專利名稱：環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種哈特曼夏克波前傳感器，屬于光學系統的動態探測元件。
哈特曼夏克波前傳感器基于改進的哈特曼測試法。哈特曼夏克波前傳感器采用孔徑分割元件將入射波前分割為子孔徑，并會聚成子光斑，子光斑成像于CCD探測器靶面；通過計算機對CCD探測器的信號進行處理，獲得入射波前的波面誤差信號。哈特曼夏克波前傳感器具有波前誤差獲取方便、速度快、適用波長范圍大等其它波前傳感器不能比擬的優點，常作為自適應光學系統的動態波前探測元件。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種即可以對環形光斑進行完全測量，又保持現有哈特曼夏克傳感器CCD探測器輸出數據便于計算處理的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器。
本發明的目的可通過以下技術措施實現由多個子透鏡(3)組成的微透鏡陣列(1)按環形排布；每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應的像素(4)為(n×m)；每個子透鏡(3)的光學軸心(5)位置不是以子透鏡的幾何中心來確定，而是以每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應像素(4)(n×m)區域的中心定位，即子透鏡(3)的光學軸心(5)位于CCD探測器(2)靶面上對應像素(4)(n×m)區域的中心。
本發明的目的也可通過以下技術措施實現微透鏡陣列(1)的每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應的像素(4)區域(n×m)，n＝1～N，m＝1～M，須滿足min(N×M)≮(2×2)，min(N，M)≥2。
本發明的目的還可通過以下技術措施實現微透鏡陣列(1)可以是偏心式二元光學菲涅爾微透鏡陣列，也可以是偏心式連續表面微透鏡陣列。
本發明與現有技術相比有如下優點本發明所公開的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，將微透鏡陣列的子孔徑排布成環形，各子孔徑的光學軸心位置的確定以映射到CCD探測器靶面上對應像素(n×m)區域的中心為準，是像素(n×m)區域的中心，保證了哈特曼夏克傳感器即可以完整測量常見環形光斑波前，又繼承了現有技術對CCD探測器輸出數據便于計算處理的優點，提高了哈特曼夏克傳感器對環形光斑的探測精度，可用于自適應光學系統。
圖1為本發明實施例環形偏心式微透鏡陣列環形布局示意圖。1為微透鏡陣列，3為子透鏡。
圖2為本發明實施例CCD探測器靶面上子孔徑對應像素(n×m)區域排布示意圖。2為CCD探測器。
圖3為本發明實施例環形偏心式微透鏡陣列布局與CCD探測器對應像素區域對位示意圖。3為子透鏡，4為靶面上對應的像素，5為光學軸心。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，本發明實施例的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，包括二元光學菲涅爾微透鏡陣列(1)和CCD探測器(2)，環形偏心式微透鏡陣列布局與CCD探測器對應像素區域對位關系如圖3。
微透鏡陣列(1)由36個偏心式二元光學菲涅爾子透鏡(3)組成。子透鏡(3)將被測孔徑分割為多個子孔徑。每個子透鏡(3)對應一個子孔徑。每個子透鏡3映射到CCD探測器2的靶面上對應的像素(4)(n×m)，n＝1～N，m＝1～M，須滿足min(N×M)≮(2×2)，min(N，M)≥2。每個子透鏡(3)的光學軸心(5)位置均位于CCD探測器(2)的靶面上對應的像素(n×m)區域的中心。
實施例中的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，其微透鏡陣列(1)的子透鏡(3)排布按外環20個，內環16個排布，每個子孔徑在CCD探測器(2)靶面上共有4×4像素。
當環形光斑入射到環形偏心式哈特曼波前傳感器時，波前被微透鏡陣列(1)分割成近似平面的小區域。這些子波前分別經子透鏡(3)會聚到各自相應的CCD探測器(2)靶面的像素(4)上，形成光斑陣列。光斑的中心位置(xi，yi)由下式計算xi=Σm=1MΣn=1NxmmInmΣm=1MΣn=1NInm,yj=Σm=1MΣn=1NynmInmΣm=1MΣn=1NInm,---(1)]]>①式中，In，m是CCD探測器(2)靶面上坐標(xi，yj)處的光強灰度值，xi，yj分別是像素(4)在x，y方向的坐標。其中像素4(n，m)，m＝1～M，n＝1～N為子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)的靶面上對應的像素，Inm為第(n，m)個像素輸出的光斑強度值。
通過①式可以計算所有光斑的位置，然后，根據②式gxi=xi-x0λfgyi=yi-y0λf---(2)]]>求出波前斜率gxi，gyi，實現哈特曼波前傳感器對畸變波前的探測功能。
權利要求
1.一種由微透鏡陣列(1)、CCD探測器(2)、子透鏡(3)構成的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，其特征在于由多個子透鏡(3)組成的微透鏡陣列(1)按環形排布；每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應的像素(4)為(n×m)；每個子透鏡(3)的光學軸心(5)位置不是以子透鏡的幾何中心確定，而是以每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應像素(4)(n×m)區域的中心定位，即子透鏡(3)的光學軸心(5)位于CCD探測器(2)靶面上對應像素(4)(n×m)區域的中心。
2.根據權利要求1所述的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，其特征在于微透鏡陣列(1)的每個子透鏡(3)映射到CCD探測器(2)靶面上對應的像素(4)區域(n×m)，n＝1～N，m＝1～M，須滿足min(N×M)≮(2×2)，min(N，M)≥2。
3.根據權利要求1和2所述的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，其特征在于微透鏡陣列(1)可以是偏心式二元光學菲涅爾微透鏡陣列，也可以是偏心式連續表面微透鏡陣列。
全文摘要
環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器涉及一種傳感器，屬于光學系統的動態探測元件。本發明公開了一種可對圓形和環形光斑進行完整波前測量的環形偏心式哈特曼夏克波前傳感器，包括環形偏心式微透鏡陣列和CCD探測器。微透鏡陣列的每個子透鏡映射到CCD探測器靶面上對應的像素區域內所包含的像素不少于2×2，子孔徑的光學軸心位置位于像素區域的中心。本發明能對常見的環形光斑進行完整的波前測量，可應用于自適應光學系統，且具有波前誤差獲取方便、速度快、適用波長范圍大等其它波前傳感器不能比擬的優點。
文檔編號G01D5/26GK1428597SQ0113699
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月27日 優先權日2001年12月27日
發明者許冰, 姜文漢 申請人:中國科學院光電技術研究所