[實用新型]用于提升位相差異波前傳感性能的系統

有效

• 申請號: 201420022175.8
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN203688074U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 趙惠;易紅偉;樊學武
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本實用新型屬于光學領域，涉及一種用于提升位相差異波前傳感性能的系統。

背景技術

自適應光學系統通常由三個部分組成：波前傳感器，波前矯正器和波前控制器。其中，波前傳感器肩負著獲取系統光學波前畸變的重任，是整個自適應光學系統的輸入端。時至今日，常用的波前傳感技術包括：剪切干涉儀、曲率傳感器、四棱錐鏡傳感器以及夏克-哈特曼傳感器。這些技術均與需要引入特殊的硬件，而且有些只能針對點光源實施波前反演計算，因此在應用的廣度方面就受到了一定的限制。目前，一種基于圖像處理的新型波前傳感技術成為了國內外的研究熱點，這就是著名的位相差異PD（phase?diversity）波前傳感技術。這種技術只需要同一場景（目標無關）的兩幅正焦和離焦影像，并據此構建以系統波前澤尼克系數為變量的目標函數，之后以全局優化算法比如模擬退火或者遺傳算法進行最小化尋優，從而能夠反演得到波前的澤尼克系數。簡要的數學描述如下：

任何一個非相干光學成像系統的成像過程在頻率域均可表示為式（1），

G(u,v)=F(u,v)·OTF(u,v)???（1）

其中，u和v分別代表歸一化后的空間頻率。F代表理想目標圖像頻譜，而G則代表實際接收到的圖像頻譜。OTF表示成像系統的光學傳遞函數，可以由光學系統廣義光瞳函數通過自相關運算來獲得，其中x和y分別表示光瞳面上的歸一化坐標。φ是系統中的未知波像差，可以由澤尼克多項式進行擬合，而各階澤尼克多項式的系數就是系統波像差的直接表征，也是PD算法所要反演的物理量。代表在正焦和離焦光路中引入的離焦像差。

由式（1）可知，正焦光路和離焦光路對應的成像過程分別表示如下，

G_I(u,v)=F(u,v)·OTF_I(u,v)???（2）

G_D(u,v)=F(u,v)·OTF_D(u,v)???（3）

其中I代表in-focus，而D代表defocus。

假如要由實際測量結果對理想目標圖像頻譜F，正焦光學傳遞函數OTF_I和離焦光學傳遞函數OTF_D同時進行估計，那么就可以構建如下目標函數，

E=ΣuΣv|GI-F~·DT~FI|2+|GD-F~·OT~FD|2---(4)]]>

其中“～”代表估計。

令式（4）對理想目標圖像的頻譜F求偏導，并令其為零，能夠得到目標圖像頻譜的估計為式（5），