一种基于离焦型光场相机的波前探测方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种离焦型光场相机的波前探测装置，包括：会聚透镜，用于会聚所述待测波前；微透镜阵列，用于对所述会聚透镜会聚所述待测波前所形成的光斑进行分割；CCD探测器，用于接受微透镜阵列对光斑分割后形成的光斑阵列信息，所述微透镜阵列与所述CCD探测器的距离等于所述微透镜单元焦距；所述微透镜阵列位于与所述会聚透镜的焦点距离为离焦量f

A wave front detection method and device based on defocused field camera

The invention discloses a wavefront detection device of a defocused type light field camera, which comprises: a converging lens for converging the wavefront to be measured; a microlens array for segmenting the light spot formed by converging the wavefront to be measured; a CCD detector for receiving the information of the light spot array formed after the light spot is segmented by the microlens array, the microlens array and the C The distance of the CD detector is equal to the focal length of the microlens unit, and the focal distance between the microlens array and the converging lens is the defocusing amount f

【技术实现步骤摘要】
一种基于离焦型光场相机的波前探测方法及其装置
本专利技术涉及波前探测领域，特别涉及一种波前探测方法及其装置。
技术介绍
自适应光学作为近几十年发展起来的新型光学技术，其利用光电子器件实时测量波前的动态误差，并通过高速的计算机系统进行计算和控制，使能动器件对波前进行实时矫正。自适应光学使光学系统具有自动适应外界条件变化，保持良好工作状态的能力，在高分辨率成像和激光传输领域有着重要应用。波前传感器是自适应光学系统的重要组成部分，其中自适应光学技术主要通过测量波前畸变的一阶导数(斜率)或二阶导数(曲率)进行波前传感。夏克-哈特曼传感器是目前应用最广泛的波前传感器，它利用微透镜阵列分割入射波前，测量各子孔径内波面的平均斜率，进而复原出波前像差。夏克-哈特曼传感器具有结构紧凑、光能利用率高和能工作于连续或脉冲目标等多种优点，但同时上也存在动态范围较小，弱光探测能力不足及难以调整波前测量的空间分辨率等缺陷。在1996年Ragazzoni提出了一种四棱锥波前传感器，其基本原理是光束聚焦在四棱锥顶点后分光，通过探测面上四个子光瞳像之间的强度差异计算波前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离焦型光场相机的波前探测装置，其特征在于，包括：/n会聚透镜，用于会聚待测波前；/n微透镜阵列，用于对所述会聚透镜会聚所述待测波前所形成的光斑进行分割，所述微透镜阵列包括多个微透镜单元；/nCCD探测器，用于接收所述微透镜阵列对光斑分割后形成的光斑阵列信息，所述微透镜阵列与所述CCD探测器的距离等于所述微透镜单元焦距；/n所述微透镜阵列位于与所述会聚透镜的焦点距离为离焦量f

【技术特征摘要】
1.一种离焦型光场相机的波前探测装置，其特征在于，包括：
会聚透镜，用于会聚待测波前；
微透镜阵列，用于对所述会聚透镜会聚所述待测波前所形成的光斑进行分割，所述微透镜阵列包括多个微透镜单元；
CCD探测器，用于接收所述微透镜阵列对光斑分割后形成的光斑阵列信息，所述微透镜阵列与所述CCD探测器的距离等于所述微透镜单元焦距；
所述微透镜阵列位于与所述会聚透镜的焦点距离为离焦量fdefcous处；所述离焦量为fdefcous＝r·n·f，n为微透镜阵列中一个微透镜单元所对应的CCD探测器的像素数，f为微透镜单元的焦距，r表示等效子孔径的光斑占据的微透镜单元个数。


2.根据权利要求1所述的波前探测装置，其特征在于，还包括光学匹配系统，所述光学匹配系设置于会聚透镜输入端，用于将待测波前匹配至所述会聚透镜。


3.根据权利要求1所述的波前探测装置，其特征在于，还包括处理模块，所述处理模块用于将所述光斑阵列信息重组以得到等效子孔径图像，通过等效子孔径图像计算出被测波前的质心偏移量后，利用重构矩阵计算待测波前的各阶Zernike像差系数，以得到待测波前的相位分布。


4.根据权利要求3所述的波前探测装置，其特征在于，
所述处理模块通过下列算法计算待测波前的各阶Zernike像差系数：
P1：将理想平面波输入波前探测装置，重组等效子孔径图像之后计算各子孔径内质心位置S0x,S0y；
P2：假设待测波前能够由前k阶Zernike像差完全表示，依次产生前k阶Zernike像差作为波前探测装置的输入，将波前探测装置接收的光斑阵列信息重组为等效子孔径图像，计算每个子孔径内的质心位置和相对于平面波入时的质心偏移量ΔSkx(n)＝Skx(n)-S0x(n)，ΔSky(n)＝Sky(n)-S0y(n)；
P3：将步骤P2中得到的各阶Zernike像差的质心偏移量按照式(1)的形式排列，得到复原矩阵D2n×k；



P4：计算复原矩阵D2n×k的广义逆矩阵，得到重构矩阵D+；
P5：当待测波前入射到波前探测装置时，将光斑阵列信息重组子孔径图像并计算质心偏移量，得到向量
G＝[ΔSx(1),ΔSy(1),ΔSx(2),ΔSy(2),…ΔSx(n),ΔSy(n)]T(2)
P6：待测波前中包含的各阶Zernike像差系数可以通过A＝D+·G求得。


5.根据权利要求1所述的波前探测装置，其特征在于，所述微透镜单元的F数小于所述会聚透镜的F数。

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【专利技术属性】
技术研发人员：姜宗福，何宇龙，宁禹，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43