[發明專利]一種基于多視場波前探測與全視場優化的波前校正方法

有效

• 申請號: 201310319976.0
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103412404A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 阮寧娟;程少園;蘇云;鐘曉明;呂紅;金建高;馬永利
• 申請（專利權）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: G02B26/06
• 分類號: G02B26/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明屬于自適應光學領域，涉及一種應用于大視場光學系統的全視場波前誤差最優校正的方法。

背景技術

大口徑長焦距空間相機容易受到受重力場變化、溫度場變化的影響，進而嚴重影響成像質量。為了保證大口徑長焦距空間相機的在軌成像質量，需要采用自適應光學技術將光學系統的波前像差補償校正掉。

然而，傳統自適應光學系統主要用于地面天文望遠鏡、激光系統等小視場光學系統，僅能對小視場光學系統進行良好的波前校正。這是因為傳統的自適應光學系統的波前探測器只對單一視場進行波前探測，獲取的單一視場的波前信息，對其他視場波前信息不清楚；波前控制器針對單一視場的波前信息來控制運算，并得到單一視場的最佳控制信號；因而，波前校正器只能根據單一視場的最佳控制信號對單一視場進行良好校正。也就是說，只有單一視場能夠獲得良好像質，而其它視場的像質較差。而大口徑長焦距空間相機的視場比較大，要求整個視場都具有較好的像質，因而要求自適應光學系統能夠將全視場的波前像差進行良好的校正。傳統的傳統自適應光學系統已經無法實現大口徑長焦距空間相機等視場較大的光學系統的全視場波前像差的良好校正。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于多視場波前探測與全視場優化的波前校正方法，解決了現有技術中只能對單一視場進行校正，無法兼顧整個視場的問題。

本發明的技術方案是：基于多視場波前探測與全視場優化的波前校正方法，步驟如下：

1）不同視場的光線依次通過波前校正器和透鏡后，被分束器分為兩路，即反射支路和透射至路；其中反射支路光線到達成像探測器并成像，透射支路光線入射至波前探測器；所述成像探測器與波前探測器接收到的光線的視場范圍相同；

2）根據波前像差隨視場的分布情況，將成像探測器探測到的光線的全視場分成的N個視場區域，其中每個視場區域內的波前像差變化量在預設誤差范圍內；

3）波前探測器包括N個子波前探測器，每個子波前探測器探測步驟2）中成像探測器分成的N個視場區域中的一個區域的波前信息；

4）向波前校正器施加一系列已知的控制信號，用波前探測器的N個子波前探測器分別探測N個相應視場區域的波前信息改變量，進而獲得波前校正器與波前探測器N個子波前探測器之間的響應關系；

5）波前探測器探測將探測到的N個視場區域的波前信息發送至波前控制器，波前控制器根據步驟4）中得到的響應關系，求解出波前校正器的控制信號；

6）波前控制器將步驟5）求解出的控制信號發給波前校正器，驅動波前校正器產生共軛面形，校正反射支路光線各視場的波前像差，并將反射支路光線在成像探測器上從新成像。

本發明與現有技術相比的優點在于：

（1）本發明方法通過采用多視場波前探測可以獲得大視場光學系統整個視場的波前信息；

（2）本發明方法通過測量波前校正器與N個子波前探測器之間的響應關系，采用波前控制器對N個波前信息進行綜合控制運算，計算出波前校正器的最優控制信號，進而實現全視場的最優校正；

（3）本發明有效解決了傳統自適應光學系統僅能對小視場光學系統進行波前像差校正的問題，實現了大視場光學系統全視場波前像差的良好校正，可以顯著提高了自適應光學系統的波前校正效能。

附圖說明

圖1為本發明原理框圖；

圖2本發明方法與傳統方法的校正效果對比結果示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本發明方法的主要步驟如下：

（1）各視場光線通過前面的波前校正器1、透鏡2后，由分束器3分成兩個支路，一路到達成像探測器4上，用于成像，一路到達波前探測器5上，用來探測波前。這兩個支路具有相同的視場和波前。

（2）成像探測器4上的不同區域對應著光學系統的不同視場，不同視場的波前像差不同。根據光學系統的波前像差隨視場變化情況，將光學系統的視場分成N個視場區域，這些視場區域一般按照對稱分布的方法劃分，且各視場區域面積相近，保證每個視場區域內波前像差變化很小，在誤差允許范圍內（一般在λ/10RMS以內，λ為波長）。每個視場區域中心部分的波前像差可以代表每個視場區域的波前信息；