[發明專利]一種采用分時曝光的哈特曼波前傳感器

有效

• 申請號: 201210071732.0
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102607718A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 馬曉燠;饒長輝;饒學軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

1.一種采用分時曝光的哈特曼波前傳感器，其特征在于包括：分光鏡(1)、光功率密度測量儀(2)、分步采集控制器(3)、微透鏡陣列(4)、CCD相機(5)、質心計算器(6)和波前復原器(7)；入射波前(8)經分光鏡(1)后分為波前能量測量部分(9)和波前斜率測量部分(10)；波前能量測量部分(9)進入光強分布測量儀(2)，波前斜率測量部分(10)經微透鏡陣列(4)分割后在CCD相機(5)處形成光斑陣列；光強分布測量儀(2)測量入射波前(8)的光功率密度并將光功率密度數據傳遞給分步采集控制器(3)；分步采集控制器(3)首先根據入射波前(8)的光功率密度特性和CCD相機(5)的響應靈敏度計算出CCD相機(5)對光斑陣列的分步采集的子孔徑集合及每個子孔徑集合的曝光時間，分步采集控制器(3)再控制CCD相機(5)按照每個子孔徑集合的曝光時間分步采集光斑數據并將數據傳遞給質心計算器(6)，分步采集控制器(3)最后控制質心計算器(6)分步計算出每個子孔徑集合的光斑質心并傳遞給波前復原器(7)，波前復原器(7)將質心計算器(6)得到的質心排列為質心向量后計算得到入射波前(8)的斜率向量并復原出入射波前的相位分布。

2.根據權利要求1所述的采用分時曝光的哈特曼波前傳感器，其特征在于：所述分步采集控制器(3)根據入射波前(8)的光功率密度的特性和CCD相機(5)的響應靈敏度計算出CCD相機(5)對光斑陣列的分步采集的子孔徑集合及每個子孔徑集合的曝光時間的過程如下：首先分步采集控制器(3)計算微透鏡陣列的單個子孔徑內達到光斑質心測量精度時所需最低信噪比要求時入射光能量的最小值E_min和光斑最大值達到CCD相機(5)規定量程時的入射光能量的最大值E_max；然后將光功率密度測量儀(2)測量得到的光強按微透鏡陣列(4)的排布進行分割，對單個子孔徑內的光強積分得到子孔徑內的入射光功率P_k，k為子孔徑編號；再將每個子孔徑內的光能量要求和光功率相除得到曝光時間的下限t_kmin＝P_k/E_max和曝光時間的上限t_kmax＝P_k/E_min，將滿足同一曝光時間范圍的子孔徑合并采集，得到每步采集的子孔徑集合及每次采集的子孔徑集合的曝光時間。

3.根據權利要求2所述的采用分時曝光的哈特曼波前傳感器，其特征在于：所述滿足同一曝光時間范圍的子孔徑合并采集過程如下：

(a)將子孔徑編號k與曝光時間的上限t_kmax、曝光時間的下限t_kmin對應，形成子孔徑編號向量K、曝光時間上限向量T_max和曝光時間下限向量T_min；

(b)取出曝光時間上限向量T_max中最小值t_max的子孔徑編號，并找出曝光時間下限向量T_min小于t_max的子孔徑編號，形成以t_max為曝光時間的子孔徑集合；

(c)將步驟(b)中取出的子孔徑編號從子孔徑編號向量K中取出，并取出曝光時間上限向量T_max和曝光時間下限向量T_min中對應的t_kmax和t_kmin值；

(d)重復步驟(b)和(c)，直到所有子孔徑都取出，從而實現滿足同一曝光時間范圍的子孔徑合并采集。

4.根據權利要求2所述的采用分時曝光的哈特曼波前傳感器，其特征在于：為避免CCD相機(5)飽和，所述光斑最大值達到CCD相機(5)規定量程不等于CCD相機(5)的滿量程，根據實際情況光斑最大取CCD相機(5)滿量程的80％～90％。