[發明專利]一種校正自適應光學系統非共光路誤差的方法和系統

有效

• 申請號: 201310196335.0
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103226243A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 董冰;胡新奇;喻際
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B26/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本申請涉及光學技術領域，更具體地，涉及一種校正自適應光學系統非共光路誤差的方法和系統。

背景技術

基于波前補償這一自適應光學原理，通常采用附圖1所示的自適應光學系統補償波前畸變以獲得接近衍射極限的像質。附圖1所示的自適應光學系統由變形鏡、分束鏡、成像探測器和波前傳感器組成。其中，波前傳感器為哈特曼-夏克傳感器。

自適應光學系統對點目標進行觀測時，點目標發出的光波在傳播過程中受到外界干擾產生畸變。自適應光學系統通過對波前誤差的測量和校正實現對圖像質量的提升。

自適應光學系統接收畸變的波前，首先入射到變形鏡上，再經過分束鏡分成兩束，一束進入波前傳感器測量波前誤差，形成測量光路；另一束進入成像探測器，形成成像光路。但是由于測量光路和成像光路所包含的光學元件不同，波前傳感器的波前誤差測量結果和成像光路中實際的波前誤差存在一定差異，這一差異即非共光路誤差。如果不考慮非共光路誤差，直接根據波前傳感器的波前誤差測量結果進行校正，則不能完全消除成像光路中的波前誤差，得到最佳的成像質量。

目前，對自適應光學系統非共光路誤差的校正主要是利用相位差異技術校準非共光路誤差，通過采集焦面和離焦面的多幀短曝光圖像來估算波前相位誤差。該方法需要通過高精度平移臺移動成像探測器采集焦面和離焦面的多幅圖像，在結構上比較復雜。

發明內容

本發明實施例提出一種校正自適應光學系統非共光路誤差的方法，能夠在不改變自適應光學系統原有光路的情況下，校正非共光路誤差。

本發明實施例還提出一種校正自適應光學系統非共光路誤差的系統，能夠在不改變自適應光學系統原有光路的情況下，校正非共光路誤差。

本發明實施例的技術方案如下：

一種校正自適應光學系統非共光路誤差的方法，所述方法包括：

在波前校正器致動器的控制電壓處于初始值時采集圖像，根據像質評價函數計算所采集圖像的像質評價函數值即第一像質評價函數值，首次校正非共光路誤差時，致動器的控制電壓初始值為零；

對致動器施加控制電壓后再次采集圖像，根據像質評價函數計算再次采集圖像的像質評價函數值即第二像質評價函數值，所述控制電壓等于致動器產生的隨機電壓與致動器的控制電壓初始值之和；

按照第一像質評價函數值與第二像質評價函數的差值和數值零，重新確定致動器的控制電壓初始值，再次計算第一像質評價函數值和第二像質評價函數值；

當滿足停止計算條件，則停止計算致動器的控制電壓初始值，記錄波前傳感器各個子孔徑對應的光斑的質心位置，以所述位置作為波前傳感器后續測量波前時的參考；

當不滿足停止計算條件，迭代次數t加1；

所述停止計算條件包括：T（t-1）小于預設的閾值，T(t)=T₀/ln(1+t)，T₀是預設的初始值。

所述像質評價函數包括光斑的均方根半徑函數。

所述按照第一像質評價函數值與第二像質評價函數的差值和數值零，重新確定致動器的控制電壓初始值包括：

所述差值小于等于數值零，重新確定后的致動器的控制電壓初始值等于當前致動器的控制電壓。

所述按照第一像質評價函數值與第二像質評價函數值的差值和數值零，重新確定致動器的控制電壓初始值包括：

所述差值大于數值零，且接受概率大于等于r，重新確定后的致動器的控制電壓初始值等于當前致動器的控制電壓。

接受概率等于P(ΔG)=exp(ΔG/T(t-1))，ΔG是第一像質評價函數值與第二像質評價函數值的差值，r是[0,1]區間上均勻分布的偽隨機數。

所述按照第一像質評價函數值與第二像質評價函數的差值和數值零，重新確定致動器的控制電壓初始值包括：

所述差值大于數值零，且接受概率小于r，則重新確定后的致動器的控制電壓初始值等于重新確定之前的控制電壓。

所述波前校正器包括變形鏡。

一種校正自適應光學系統非共光路誤差的系統，所述系統包括：點光源、第一透鏡、反射鏡、波前校正器、分束鏡、第二透鏡、成像探測器、第三透鏡、第四透鏡和波前傳感器；

點光源發出的光由第一透鏡經過反射鏡入射到波前校正器上；

波前校正器的出射光經過分束鏡分為兩束光，一束光經第二透鏡在成像探測器上成像；

另一束依次經第三透鏡和第四透鏡后進入波前傳感器；

波前傳感器記錄各個子孔徑對應的光斑的質心位置，以所述位置作為波前傳感器后續測量波前時的參考。