[發明專利]基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法

在審

• 申請號: 202211580806.3
• 申請日: 2022-12-09
• 公開（公告）號: CN115791097A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 安其昌;吳小霞;王建立;陳濤;李洪文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明

本發明提供一種基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法，包括S1、將垂直擺放的第一柱面鏡和第二柱面鏡放置在相機與階梯型元件之間，通過第一柱面鏡和第二柱面鏡將入射光所成的像壓縮為一個點光斑，以此點光斑作為像的中心；S2、移走第二柱面鏡，對入射光進行成像，利用像的中心對入射光所成的像進行配準，獲得與第一柱面鏡方向垂直的曲率；S3、對第一柱面鏡與旋轉階梯型元件進行旋轉，獲得不同方向的曲率；S4、基于不同方向的曲率對波前進行拼接獲得波前相位。本發明通過逐次測量不同方向的曲率信息，避免不同方向的曲率信息之間相互發生干擾，并且利用階梯型元件產生離焦量，無需移動大口徑透射元件，從兩方面提高測量精度。

技術領域

本發明涉及波前傳感技術領域，特別涉及一種基于基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法。

背景技術

曲率傳感器由Roddier在1988年所提出，其基本原理為通過焦前與焦后像的光強分布估計波前曲率變化，并解算波前信息。因具有結構簡單、解算穩定、孔徑遮攔影響小等優點，基于波前曲率的波前傳感技術已經成為自適應光學重要的前端基礎，因此，可基于曲率傳感測量大口徑透射元件的波前相位。

目前，傳統的測量方法需要移動大口徑透射元件來產生離焦量，但移動大口徑透射元件的控制精度有限，并且每次采集都包括所有方向的曲率信息，不同方向的曲率信息之間相互發生干擾，從而導致現有的測量方法精度受限。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的大口徑透射元件的波前相位測量方法精度受限的問題，提出一種基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

本發明提供的基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法，利用光學系統實現對大口徑透射元件的波前測量，光學系統設置在大口徑透射元件的透射方向上，光學系統包括沿透射方向依次設置的階梯型元件、第一柱面鏡、第二柱面鏡和配有曲率傳感器的相機，該方法包括如下步驟：

S1、將垂直擺放的第一柱面鏡和第二柱面鏡放置在相機與階梯型元件之間，通過第一柱面鏡和第二柱面鏡將入射光所成的像壓縮為一個點光斑，以此點光斑作為像的中心；

S2、移走第二柱面鏡，對入射光進行成像，利用像的中心對入射光所成的像進行配準，獲得與第一柱面鏡方向垂直的曲率；

S3、對第一柱面鏡與旋轉階梯型元件進行旋轉，獲得不同方向的曲率；

S4、基于不同方向的曲率對波前進行拼接，獲得波前相位；

其中，Φ(x，y)為波前相位，為離散傅里葉級數系數，為離散傅里葉變換的復數，n、m為整數，x、y為離散空間坐標，I₁(x，y)為焦前的能量分布，I₂(x，y)為焦后的能量分布，I₀為光強總值，Δz為離焦量。

與現有技術相比，本發明先測一個方向的曲率信息，再旋轉柱面鏡與階梯型元件，測另一個方向的曲率信息，避免不同方向的曲率信息之間相互發生干擾，提高測量精度。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例提供的光學系統的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例提供的基于旋轉光瞳的波前曲率傳感方法的流程示意圖。

其中的附圖標記包括階梯型元件1、第一柱面鏡2、相機3、大口徑透射元件4。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。在下面的描述中，相同的模塊使用相同的附圖標記表示。在相同的附圖標記的情況下，它們的名稱和功能也相同。因此，將不重復其詳細描述。