一种波前测量装置及方法制造方法及图纸

本申请提供了一种波前测量装置及方法，其中，该装置包括：透镜、微透镜阵列和光电探测器；透镜，用于接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至所述微透镜阵列；微透镜阵列，用于接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至所述光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；光电探测器，用于接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。本申请基于确定的微透镜阵列与透镜的焦点的距离能够满足微透镜阵列入射光具有较大的直径，从而提高测量精度。

Wave front measuring device and method

The present application provides a wavefront measuring device and method, wherein the device comprises a lens, a microlens array and a photoelectric detector; a lens for receiving the measured light wave, focusing the measured light wave, and transmitting the measured light wave after focusing to the microlens array; and a microlens array for receiving the measured light wave; After receiving and focusing the measured light wave, the measured light wave is imaged, the spot signal is obtained, and the spot signal is transmitted to the photoelectric detector. For receiving the spot signal, the spot signal is photoelectric converted and the characteristic parameters of the measured light wave are obtained. The distance between the microlens array and the focal point of the lens determined in this application can satisfy the requirement that the incident light of the microlens array has a larger diameter, thereby improving the measurement accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种波前测量装置及方法
本申请涉及光学探测
，具体而言，涉及一种波前测量装置及方法。
技术介绍
目前，气动光学效应降低了成像探测系统的性能，导致遥感、探测、导航和制导功能的退化。在研究如何克服气动光学效应对成像探测系统的影响时，首先要考虑的是模拟出该气动光学效应，以能够为后续的影响消除提供充分的理论基础。现有技术中的哈特曼波前传感器是模拟气动光学效应而常用的一种波前测试仪器，该波前传感器以波前斜率测量为基础，主要包括微透镜阵列12和光电探测器13两部分。如图1所示，通过微透镜阵列12可以将被测波划分为若干个采样单元，这些采样单元分别由高质量透镜汇聚在分离的焦点上，然后用光电探测器13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，由各子孔径的平均斜率便可以恢复出入射的被测波前。考虑到上述哈特曼波前传感器采用平行光入射，这样，微透镜阵列12大小需要与入射光的直径相匹配。入射光的直径越大，空间分辨率越高，对光斑的质心探测精度越高，可见，入射光的直径越大越好。但是，在实际应用中，无法靠采用无限制地提高微透镜阵列12的阵列数来匹配更大直径的入射光，以提高哈特曼波前传感器的探测精度。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种波前测量装置及方法，以提高对被测光波的探测精度。第一方面，本申请实施例提供了一种波前测量装置，包括透镜、微透镜阵列和光电探测器；所述透镜，用于接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至所述微透镜阵列；所述微透镜阵列，用于接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至所述光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；所述光电探测器，用于接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括处理器；所述处理器，用于在所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数对应的均方根值达到最小值时，确定所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述处理器包括分辨率函数建立单元、误差函数建立单元、目标函数确定单元和距离确定单元；所述分辨率函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、以及所述透镜的参数，建立空间分辨率函数；所述误差函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数以及所述微透镜阵列的子孔径，建立第一子质心测量误差函数，以及基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数、所述微透镜阵列的子孔径以及所述光电探测器的噪声强度，建立第二子质心测量误差函数；将所述第一子质心测量误差函数和所述第二子质心测量误差函数进行求和运算，得到质心测量误差函数；所述目标函数确定单元，用于将建立的所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数进行均方根运算，得到目标函数；所述距离确定单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离对所述目标函数进行求导运算，确定在所述目标函数达到最小值时，所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述分辨率函数建立单元通过如下公式建立空间分辨率函数：其中，所述γ表示空间分辨率函数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f1'表示所述透镜的焦距。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，误差函数建立单元通过如下公式确定质心测量误差函数：σ＝σ1+σ2；其中，所述σ表示质心测量误差函数，所述σ1表示所述第一子质心测量误差函数，所述σ2表示所述第二子质心测量误差函数。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，第一子质心测量误差函数通过如下公式建立：其中，所述σ1表示所述第一子质心测量误差函数，所述η表示正常数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f1'表示所述透镜的焦距，所述h表示普朗克常数，所述v表示所述被测光波的频率，所述d表示所述微透镜阵列的子孔径。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述第二子质心测量误差函数通过如下公式建立：其中，所述σ2表示所述第二子质心测量误差函数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f1'表示所述透镜的焦距，所述h表示普朗克常数，所述v表示所述被测光波的频率，所述d表示所述微透镜阵列的子孔径，所述ω表示位置误差系数，所述VN表示所述光电探测器的噪声强度。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本申请实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述目标函数确定单元通过如下公式确定目标函数：其中，所述Q表示所述目标函数，所述γ表示空间分辨率函数，所述σ表示质心测量误差函数。第二方面，本申请实施例还提供了一种波前测量装置的使用方法，其中，所述使用方法包括：通过透镜接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至微透镜阵列；通过所述微透镜阵列接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；通过所述光电探测器接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，通过如下步骤确定所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，包括：基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、以及所述透镜的参数，建立空间分辨率函数；基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数以及所述微透镜阵列的子孔径，建立第一子质心测量误差函数，以及基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数、所述微透镜阵列的子孔径以及所述光电探测器的噪声强度，建立第二子质心测量误差函数；将所述第一子质心测量误差函数和所述第二子质心测量误差函数进行求和，得到质心测量误差函数；将建立的所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数进行均方根运算，得到目标函数；基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离对所述目标函数进行求导运算，确定在所述目标函数达到最小值时，所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。本申请实施例提供的波前测量装置，包括透镜、微透镜阵列和光电探测器，与现有技术中无法靠采用无限制地提高微透镜阵列的阵列数来匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波前测量装置，其特征在于，包括透镜、微透镜阵列和光电探测器；所述透镜，用于接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至所述微透镜阵列；所述微透镜阵列，用于接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至所述光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；所述光电探测器，用于接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。

【技术特征摘要】
1.一种波前测量装置，其特征在于，包括透镜、微透镜阵列和光电探测器；所述透镜，用于接收被测光波，对所述被测光波进行聚焦处理，并将聚焦处理后的被测光波传输至所述微透镜阵列；所述微透镜阵列，用于接收聚焦处理后的所述被测光波，对所述被测光波进行成像处理，得到光斑信号，并将所述光斑信号传输至所述光电探测器；所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离由空间分辨率函数和质心测量误差函数确定；所述光电探测器，用于接收所述光斑信号，对所述光斑信号进行光电转换处理，得到所述被测光波的特征参数。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括处理器；所述处理器，用于在所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数对应的均方根值达到最小值时，确定所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器包括分辨率函数建立单元、误差函数建立单元、目标函数确定单元和距离确定单元；所述分辨率函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、以及所述透镜的参数，建立空间分辨率函数；所述误差函数建立单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数以及所述微透镜阵列的子孔径，建立第一子质心测量误差函数，以及基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离、所述被测光波的波长、所述透镜的参数、所述微透镜阵列的子孔径以及所述光电探测器的噪声强度，建立第二子质心测量误差函数；将所述第一子质心测量误差函数和所述第二子质心测量误差函数进行求和运算，得到质心测量误差函数；所述目标函数确定单元，用于将建立的所述空间分辨率函数和所述质心测量误差函数进行均方根运算，得到目标函数；所述距离确定单元，用于基于所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离对所述目标函数进行求导运算，确定在所述目标函数达到最小值时，所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分辨率函数建立单元通过如下公式建立空间分辨率函数：其中，所述γ表示空间分辨率函数，所述L表示所述微透镜阵列与所述透镜的焦点的距离，所述λ表示所述被测光波的波长，所述D1表示所述透镜的通光孔径，所述f′1表示所述透镜的焦距。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述误差函数建立单元通过如下公式确定质心测量误差函数：σ＝σ1+σ2；其中，所述σ表示质心测量误差函数，所述σ1表示所述第一子质心测量误差函数，所述σ2表示所述第二子质心测量误差函数。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一子质心测...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓燠，
申请(专利权)人：马晓燠，
类型：发明
国别省市：四川,51