[發明專利]一種基于雙四象限探測器的光學精密跟蹤探測器

有效

• 申請號: 200910093364.8
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN101672641A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 饒長輝;馬曉燠;鄭軼;樊志華
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 成金玉;盧 紀

1.一種基于雙四象限探測器的光學精密跟蹤探測器，其特征在于：包括成像透鏡(1)、中心開孔的全反射鏡(4)、動態范圍匹配透鏡(3)、精度匹配透鏡(5)、動態范圍四象限探測器(2)、精度四象限探測器(6)和傾斜跟蹤探測器處理機(12)，成像透鏡(1)、動態范圍匹配透鏡(3)和動態范圍四象限探測器(2)構成了動態范圍波面傾斜探測單元，成像透鏡(1)、精度匹配透鏡(5)和精度四象限探測器(6)構成了精度波面傾斜探測單元，動態范圍波面傾斜探測單元和精度波面傾斜探測單元通過中心開孔的全反射鏡(4)結合在一起，當目標波前(11)的傾斜角大于精度四象限探測器(6)的動態范圍時，目標波前(11)通過成像透鏡(1)形成的光斑(9)被中心開孔的全反射鏡(4)反射后經動態范圍匹配透鏡(3)耦合進入動態范圍四象限探測器(2)中探測波面傾斜的方向，當目標波前(11)的傾斜角小于精度四象限探測器(6)的動態范圍時，目標波前(11)通過成像透鏡(1)形成的光斑(7)通過中心開孔的全反射鏡(4)的中心小孔后經精度匹配透鏡(5)耦合進入精度四象限探測器(6)中探測波面傾斜的精確角度，傾斜跟蹤探測器處理機(12)利用嵌套四象限光斑質心算法將動態范圍四象限探測器(2)和精度四象限探測器(6)的輸出信號復原為目標波前(11)的傾斜方向或傾斜角度。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙四象限探測器的光學精密跟蹤探測器，其特征在于：所述的中心開孔的全反射鏡(4)的中心與成像透鏡(1)的焦點重合；中心開孔的全反射鏡(4)的反射面與成像透鏡(1)的焦面(8)成45°夾角。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙四象限探測器的光學精密跟蹤探測器，其特征在于：所述的嵌套四象限光斑質心(x_c，y_c)算法的計算公式為：其中I₁，I₂，I₃，I₄和i₁，i₂，i₃，i₄分別是動態范圍四象限探測器(2)和精度四象限探測器(6)各個象限的輸出信號，目標波前(11)在x方向的傾斜角度或傾斜方向α_x和y方向上的傾斜角度或傾斜方向α_y的計算公式分別為：其中f是成像透鏡(1)的焦距，當x_c∈(-1，+1)時，α_x表示目標波前(11)在x軸方向上的傾斜角度，當x_c＝±1時，α_x的正負對應于目標波前(11)在x軸上的傾斜方向的正負；同理，當y_c∈(-1，+1)時，α_y的表示目標波前(11)在y軸方向上的傾斜角度，當y_c＝±1時，α_y的正負對應于目標波前(11)在y軸方向上的傾斜方向的正負。