一种基于自适应拟合的波前传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于自适应拟合的波前传感器，包括波前传感器、波前拟合器和波前复原器；所述波前传感器，用于接收被测波前，对被测波前进行分割汇聚处理，得到光斑阵列；所述波前拟合器，用于对光斑阵列进行复原处理，得到复原波前，并对复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量；所述波前复原器，用于对趋于稳定值后的复原波前补偿量进行复原处理，得到高精度的复原波前，由于上述波前传感器在波前拟合器的作用下循环测量的是补偿拟合后的误差量，而随着循环次数的增加，误差量起伏减小，其测量精度增高，从而实现了对复原波前的高精度测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及波前测量的
，具体涉及一种基于自适应拟合的波前传感器。
技术介绍
基于哈特曼波前探测技术的波前测量具有结构原理简单、数据处理方便、动态范围可调、实时性好等诸多优点的同时具有无损性、高精度的特性，已经成为常用的波前测量器件，广泛应用于在镜面面型检测、激光参数诊断、流场CT重建、人眼像差诊断、光路准直等方面。现有技术中的哈特曼波前传感器作为一种以波前斜率测量为基础的波前测试仪器，可以通过其包括的微透镜阵列将被测波前分为若干个采样单元，参见图1，这些采样单元分别由高质量透镜汇聚在分离的焦点上，然后用质心探测器件接收。每个子孔径范围内的波前倾斜将造成其光斑的在x和y方向上的位移，光斑的质心在x和y方向上的偏离程度反映了对应采样单元波面在两个方向上的波前斜率。利用哈特曼波前传感器测量波前时，主要的误差来源是波前的空间采样误差和光斑的质心测量误差。一方面，考虑到微透镜阵列对被测波前的空间采样频率越高，拟合斜率对被测波前的近似程度越好，重构波前也就越接近被测波前，则测量精度也就越高，但是，在实际应用中，无法靠采用无限制地提高微透镜阵列的阵列数来提高哈特曼波前传感器的测量精度，且哈特曼波前传感器的测量误差随着被测波前起伏的绝对值的减小而降低；另一方面，考虑到CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)相机的噪声、背景噪声以及像素的采样误差而导致CCD相机在测量光斑质心造成质心测量误差，而对于像差较大的被测波前而言，该像差会严重影响光斑的形状和光斑能量的集中度，导致光斑质心的测量不精确。专利技术人在研究中发现，现有技术中的哈特曼波前传感器由于存在空间采样误差和质心测量误差，而导致其测量结果精确度较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于自适应拟合的波前传感器，通过波前拟合器循环复原和拟合的过程不断逼近拟合复原波前的补偿量以对复原波前进行测量，测量精确度较高。第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于自适应拟合的波前传感器，包括：波前传感器、波前拟合器和波前复原器；其中，所述波前传感器，用于接收被测波前，对所述被测波前进行分割汇聚处理，得到光斑阵列；所述波前拟合器，用于对所述光斑阵列进行复原处理，得到复原波前，并对所述复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量；所述波前复原器，用于对趋于稳定值的所述复原波前补偿量进行复原处理，得到高精度的复原波前。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，波前拟合器对复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量，包括：所述波前拟合器在复原所述光斑阵列得到复原波前后，对所述复原波前进行第一次拟合处理，得到所述复原波前对应的第一补偿量，根据所述第一补偿量计算误差波前，将所述误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理，再次接收所述波前传感器发送的误差波前的误差光斑阵列，并进行复原处理，得到第二补偿量，将所述第二补偿量与所述第一补偿量进行叠加处理，得到复原波前补偿量；重复根据所述第二补偿量计算误差波前，并将所述误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理，以及接收误差波前的误差光斑阵列并进行复原和叠加处理的过程，直至叠加得到的所述复原波前补偿量趋于稳定值时，得到所述复原波前补偿量。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述波前拟合器包括：波前控制器和空间光调制器；所述波前控制器，用于接收所述波前传感器发送的所述光斑阵列，计算所述光斑阵列与预设标准光斑阵列的差值，并根据计算的所述差值对所述被测波前进行复原处理；根据复原处理得到的所述复原波前生成用于控制所述空间光调制器的第一调制信号；所述空间光调制器，用于根据所述第一调制信号对所述复原波前进行第一次拟合处理，得到所述复原波前对应的第一补偿量；根据所述第一补偿量对所述被测波前进行调制分析处理，将调制分析处理结果作为误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述波前控制器，还用于重复接收所述波前传感器发送的对调制分析处理结果进行分割汇聚处理得到的误差光斑阵列，计算所述误差光斑阵列与预设标准光斑阵列的差值，并根据计算的所述差值对所述误差波前进行复原处理；根据复原处理得到的补偿波前生成用于控制所述空间光调制器的第二调制信号；所述空间光调制器，还用于重复根据所述第二调制信号对所述补偿波前进行预设次数的空间拟合处理，得到所述补偿波前对应的第二补偿量；将所述第二补偿量和所述第一补偿量进行叠加处理，得到复原波前补偿量；根据所述复原波前补偿量对所述被测波前进行调制分析处理，将调制分析处理的结果作为误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理，直至叠加得到的所述复原波前补偿量趋于稳定值时，得到所述复原波前补偿量。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述计算所述光斑阵列与预设标准光斑阵列的差值，并根据计算的所述差值对所述被测波前进行复原处理，包括：所述波前控制器将预存的标准光斑阵列与所述光斑阵列的差值运算结果转换为斜率向量；利用奇异值分解法对泽尼克多项式对应的复原矩阵进行重构处理，得到重构矩阵；根据所述斜率向量和所述重构矩阵，计算所述泽尼克多项式对应的泽尼克系数向量；根据所述泽尼克多项式和其对应的所述泽尼克系数向量，复原所述被测波前的复原波前。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，空间光调制器根据调制信号进行拟合处理，得到对应于复原波前或者补偿波前的补偿量，包括：所述空间光调制器接收所述第一调制信号，根据所述第一调制信号对所述被测波前进行取反拟合处理，得到所述复原波前的第一补偿量；以及，所述空间光调制器接收所述第二调制信号，根据所述第二调制信号对所述补偿波前进行取反拟合处理，得到所述补偿波前的第二补偿量。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述波前复原器，用于对所述空间光调制器叠加得到的所述复原波前补偿量进行取反处理，得到高精度的复原波前。结合第一方面的第六种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述波前传感器包括：包括微透镜阵列和质心探测器件；所述微透镜阵列，用于接收所述被测波前或者误差波前，将所述被测波前或者所述误差波前进行分割处理，得到与所述微透镜阵列数目相匹配的原始子波前或者误差子波前，将所述原始子波前或者所述误差子波前进行汇聚处理，生成对应于所述原始子波前的光斑阵列或者对应于所述误差子波前的误差光斑阵列；所述质心探测器件，用于存储并显示所述光斑阵列或者所述误差光斑阵列。结合第一方面的第七种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括反射镜；所述反射镜，用于接收所述被测波前，对所述被测波前进行角度调整，以便于所述波前传感器能够按照预设匹配角度接收所述被测波前。结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第一方面的第八种可能的实施方式中的任一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自适应拟合的波前传感器，其特征在于：包括波前传感器、波前拟合器和波前复原器；其中：所述波前传感器，用于接收被测波前，对所述被测波前进行分割汇聚处理，得到光斑阵列；所述波前拟合器，用于对所述光斑阵列进行复原处理，得到复原波前，并对所述复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量；所述波前复原器，用于对趋于稳定值的复原波前补偿量进行复原处理，得到高精度的复原波前。

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应拟合的波前传感器，其特征在于：包括波前传感器、波前拟合器和波前复原器；其中：所述波前传感器，用于接收被测波前，对所述被测波前进行分割汇聚处理，得到光斑阵列；所述波前拟合器，用于对所述光斑阵列进行复原处理，得到复原波前，并对所述复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量；所述波前复原器，用于对趋于稳定值的复原波前补偿量进行复原处理，得到高精度的复原波前。2.根据权利要求1所述的基于自适应拟合的波前传感器，其特征在于：波前拟合器对复原波前进行空间迭代拟合处理，得到趋于稳定值的复原波前补偿量，包括：所述波前拟合器在复原所述光斑阵列得到复原波前后，对所述复原波前进行第一次拟合处理，得到所述复原波前对应的第一补偿量，根据所述第一补偿量计算误差波前，将所述误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理，再次接收所述波前传感器发送的误差波前的误差光斑阵列，并进行复原处理，得到第二补偿量，将所述第二补偿量与所述第一补偿量进行叠加处理，得到复原波前补偿量；重复根据所述第二补偿量计算误差波前，并将所述误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理，以及接收误差波前的误差光斑阵列并进行复原和叠加处理的过程，直至叠加得到的所述复原波前补偿量趋于稳定值时，得到所述复原波前补偿量。3.根据权利要求2所述的基于自适应拟合的波前传感器，其特征在于：所述波前拟合器包括：波前控制器和空间光调制器；所述波前控制器，用于接收所述波前传感器发送的所述光斑阵列，计算所述光斑阵列与预设标准光斑阵列的差值，并根据计算的所述差值对所述被测波前进行复原处理；根据复原处理得到的所述复原波前生成用于控制所述空间光调制器的第一调制信号；所述空间光调制器，用于根据所述第一调制信号对所述复原波前进行第一次拟合处理，得到所述复原波前对应的第一补偿量；根据所述第一补偿量对所述被测波前进行调制分析处理，将调制分析处理结果作为误差波前发送至所述波前传感器进行分割汇聚处理。4.根据权利要求3所述的基于自适应拟合的波前传感器，其特征在于：所述波前控制器，还用于重复接收所述波前传感器发送的对调制分析处理结果进行分割汇聚处理得到的误差光斑阵列，计算所述误差光斑阵列与预设标准光斑阵列的差值，并根据计算的所述差值对所述误差波前进行复原处理；根据复原处理得到的补偿波前生成用于控制所述空间光调制器的第二调制信号；所述空间光调制器，还用于重复根据所述第二调制信号对所述补偿波前进行预设次数的空间拟合处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶长辉，马晓燠，饶学军，田雨，鲍华，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51