具有PD图像处理功能的液晶自适应光学系统技术方案

本发明专利技术属于自适应光学成像技术领域，是针对相位差波前重构(PD)图像处理方法能够良好应用于液晶自适应光学系统的一种光学设计，如图1所示。在具有两个液晶波前校正器的开环自适应光路中，使两个液晶波前校正器出射的成像光束含有一个小夹角，并在其中一个校正器上施加PV值为470nm的离焦像差，在成像相机的不同区域上并行采集自适应系统的焦面图像和离焦图像。由于液晶波前校正器能够精确响应所施加的离焦像差，使得对两图像的PD处理精度很高，重建图像的分辨率从液晶自适应光学系统终端的32.00lp/mm提高到35.00lp/mm，为2米口径成像系统的1.08倍衍射极限分辨率。

A liquid crystal adaptive optical system with PD image processing function

The invention belongs to the field of adaptive optics imaging technology, and is an optical design for phase difference wavefront reconstruction (PD) image processing method, which can be applied to liquid crystal adaptive optics system well, as shown in Figure 1. Having two wavefront corrector open-loop adaptive optics, the two wavefront corrector imaging beam with a small angle, and in which a corrector applied PV 470nm value for the defocus aberration, focal plane parallel image acquisition system and adaptive defocused image in different regions the imaging camera. The wavefront corrector can exert an accurate response of the defocus aberration, the processing precision of the two PD image is very high, the resolution of the reconstructed image is improved from liquid crystal adaptive optical system for terminal 32.00lp/mm to 35.00lp/mm, 1.08 times for the 2 m diameter diffraction limit resolution imaging system.

【技术实现步骤摘要】
具有PD图像处理功能的液晶自适应光学系统
本专利技术属于自适应光学成像
，是针对相位差波前重构(PD)图像处理方法能够良好应用于液晶自适应光学系统的光学设计方法。涉及液晶自适应光学系统的焦面与离焦面上并行成像的光学设计，大幅减小自适应波前校正后的残留波前畸变，是一种具有PD图像恢复功能的液晶自适应光学系统。
技术介绍
自从1609年伽利略首次使用望远镜进行了天文观测以来，人类对于空间目标的观测有了长足的发展，其中大口径光学望远镜是人们最重要的观测工具之一。光学望远镜的主要性能包括集光力和分辨力，这两个性能都随望远镜有效口径增大而提高，所以大口径望远镜能够观测到更暗的目标并且能够分辨目标更多的细节。然而，对于地基望远镜，光传播通道中的大气湍流使光波前严重畸变，劣化成像质量，使大口径望远镜的分辨力下降至20厘米口径的小型望远镜水平，极大限制了大口径望远镜的观测能力和应用。自适应光学系统利用波前探测器，实时探测波前相位，通过控制波前校正器施加反相位波前信号以补偿波前畸变，大幅降低了大气湍流对大口径望远镜成像系统的影响。但是，由于波前探测误差、校正器重构波前误差、校正延时等原因，导致自本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有PD图像处理功能的液晶自适应光学系统，其特征是：主光学系统由分光镜(12)、第二透镜(7)、第三透镜(8)、波前探测器(13)、第四透镜(9)、第五透镜(10)、偏振分光棱镜(14)、第一液晶波前校正器(15)、第二液晶波前校正器(16)、反射镜(17)、CCD相机(18)组成；主光学系统中各元件的作用为：分光镜(12)与接收光学系统后的平行光束对接，是进行谱段分光的高通滤波器，谱段分光波长为700nm，用来使接收的平行光束分为波前探测支路和校正成像支路，其中使700nm‑900nm波段透射、进入校正成像支路，使700nm‑900nm长波段的光透射、进入校正成像支路，而将400nm‑700...

【技术特征摘要】
1.具有PD图像处理功能的液晶自适应光学系统，其特征是：主光学系统由分光镜(12)、第二透镜(7)、第三透镜(8)、波前探测器(13)、第四透镜(9)、第五透镜(10)、偏振分光棱镜(14)、第一液晶波前校正器(15)、第二液晶波前校正器(16)、反射镜(17)、CCD相机(18)组成；主光学系统中各元件的作用为：分光镜(12)与接收光学系统后的平行光束对接，是进行谱段分光的高通滤波器，谱段分光波长为700nm，用来使接收的平行光束分为波前探测支路和校正成像支路，其中使700nm-900nm波段透射、进入校正成像支路，使700nm-900nm长波段的光透射、进入校正成像支路，而将400nm-700nm短波段的光反射、同时90°折束进入波前探测支路；波前探测支路的第二透镜(7)和第三透镜(8)构成缩束透镜组，将进入波前探测支路的光束缩束为与波前探测器(13)的口径一致，使之完全进入波前探测支路终端的波前探测器(13)中；位于分光镜(12)之后的校正成像支路上的第四透镜(9)和第五透镜(10)为另一缩束透镜组，将进入校正成像支路的光束缩束为与第一液晶波前校正器(15)和第二液晶波前校正器(16)的口径一致，第一液晶波前校正器(15)和第二液晶波前校正器(16)的口径是相同的，另外第五透镜(10)的轴线相对第四透镜(9)的轴线下移5mm，使得通过第五透镜(10)的光束为偏心入射，从第五透镜(10)出射光束产生2°的倾斜，然后以2°入射角进入偏振分光棱镜(14)，又被偏振分光棱镜(14)分成透射的P偏振光和反射的且90°折束的S偏振光，分别在偏振分光棱镜(14)后的透射光束处设置第一液晶波前校正器(15)且其e光光轴平行P偏振方向、在90°折束的反射光束处设置第二液晶波前校正器(16)且其e光光轴平行S偏振方向，所谓e光光轴即液晶取向方向，经第一液晶波前校正器(15)和第二液晶波前校正器(16)校正后的P、S偏振光束被反射回偏振分光棱镜(14)，且相对入射光束以4°的光束夹角再次到达第五透镜(10)，此时，反射光束与入射光束的中心间距为5mm、然后到达与传播方向成45°角的反射镜(17)，使光束折束90°并聚焦在校正成像支路终端的CCD相机(18)上；在纸面内顺时针旋转第二液晶波前校正器(16)，使其法线偏离入射的S偏振光束光轴0.3°，观测CCD相机(18)，在其不同区域同时能得到P偏振光束的成像和S偏振光束的成像，两个图像即不重叠也没有偏出CCD相机(18)；主光学系统中的波前...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣丽，杨程亮，张佩光，李大禹，姚丽双，徐焕宇，曹召良，穆全全，彭增辉，刘永刚，张杏云，王玉坤，王少鑫，王启东，徐梓浩，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22