扫描式哈特曼像质检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种扫描式哈特曼像质检测系统和方法，涉及光学检测技术领域。扫描式哈特曼像质检测系统包括沿光路传播方向依次设置的激光器、可变光阑、待测镜头、扩束镜和哈特曼传感器，还包括数据采集卡、移动机构和上位机；数据采集卡用于采集哈特曼传感器的检测信号并发送至上位机进行处理；移动机构用于根据上位机的控制指令，控制哈特曼传感器进行旋转或者平移；其中，哈特曼传感器包括间隔设置且固定连接的线阵微透镜阵列和线阵探测器。根据本发明专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测系统，通过采用线阵探测器，并结合旋转平移的方式发挥其成像较长的优点，在光学检测时能够增大视场，且相对面阵探测器而言价格较低，在一定程度上降低检测成本。度上降低检测成本。度上降低检测成本。

【技术实现步骤摘要】
扫描式哈特曼像质检测系统和方法


[0001]本专利技术涉及光学检测
，尤其是涉及一种扫描式哈特曼像质检测系统和方法。

技术介绍

[0002]哈特曼法因为其结构简单、体积小、易操作、探测时间快和抗环境干扰能力强等特点，目前已经被广泛地应用于各类自适应光学系统中。随着计算机的高速发展和CCD技术的不断进步，哈特曼法在精度和动态范围方面也迎来极大地提高，其应用范围也在不断扩大。但是传统的哈特曼传感器在检测大口径光学元件时略显不足，需要用到大面阵探测器，而大面阵探测器由于芯片良率和封装成本方面的考虑，成本较高，因此，能够增大视场、降低检测成本且能对透镜实现有效检测的方法和设备显得尤为重要。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种扫描式哈特曼像质检测系统和方法，能够增大视场并降低检测成本。
[0004]一方面，根据本专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测系统，包括：
[0005]沿光路传播方向依次设置的激光器、可变光阑、待测镜头、扩束镜和哈特曼传感器；
[0006]数据采集卡，用于采集所述哈特曼传感器的检测信号并发送至上位机进行处理；
[0007]移动机构，用于根据所述上位机的控制指令，控制所述哈特曼传感器进行旋转或者平移；
[0008]其中，所述哈特曼传感器包括间隔设置且固定连接的线阵微透镜阵列和线阵探测器。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述移动机构包括：
[0010]旋转电机，与所述哈特曼传感器传动连接；
[0011]第一控制器，分别与所述上位机和所述旋转电机电性连接，所述第一控制器用于根据所述上位机的控制指令，控制所述旋转电机带动所述哈特曼传感器进行旋转。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述移动机构包括：
[0013]二维移动平台，所述哈特曼传感器设置于所述二维移动平台上；
[0014]第二控制器，分别与所述上位机和所述二维移动平台电连接，所述第二控制器用于根据所述上位机的控制指令，控制所述二维移动平台带动所述哈特曼传感器进行平移。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述待测镜头设置在调节架上，所述调节架用于调节所述待测镜头的位置。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述线阵微透镜阵列与所述线阵探测器的间距为所述线阵微透镜阵列的焦距。
[0017]另一方面，根据本专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测方法，包括以下步骤：
[0018]激光器发出的光依次经过可变光阑、待测镜头和扩束镜后，进入哈特曼传感器；
[0019]数据采集卡获取所述哈特曼传感器检测到的光斑信息，并发送至上位机，完成对所述待测镜头的一个子区域的检测；
[0020]所述上位机发送控制指令给移动机构，使所述移动机构带动所述哈特曼传感器进行平移或旋转，使所述哈特曼传感器完成对所述待测镜头的下一个子区域的检测；重复此步骤，直至所述哈特曼传感器完成对所述待测镜头的全区域的检测；
[0021]所述上位机对检测到的所有子区域的信息进行拼接和波前重构，获得所述待测镜头的像差信息；
[0022]其中，所述哈特曼传感器包括间隔设置且固定连接的线阵微透镜阵列和线阵探测器。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述上位机对检测到的所有子区域的信息进行拼接和波前重构，获得所述待测镜头的像差信息，具体包括：
[0024]通过拼接算法对检测到的所有子区域的信息进行拼接，获得所述待测镜头完整的光斑点阵图；
[0025]根据所述光斑点阵图，获取质心坐标；
[0026]根据所述质心坐标，计算波前平均斜率；
[0027]根据所述波前平均斜率，通过波前重构算法重构待测波前，进而获得所述待测镜头的像差信息。
[0028]根据本专利技术的一些实施例，所述质心坐标的计算公式为：
[0029][0030][0031]其中，x
i,
和y
i,
分别为第(i，j)个像元的x坐标和y坐标，M、N分别为x方向和y方向的像元总个数，为第(i，j)个像元的灰度值的w次幂，w为大于1的正整数；x
c
为质心的x坐标，y
c
为质心的y坐标。
[0032]根据本专利技术的一些实施例，所述波前平均斜率的计算公式为：
[0033][0034][0035]其中，S
x
和S
y
分别为入射波面在x方向和y方向的平均斜率，f为所述哈特曼传感器的线阵微透镜阵列的焦距，(x0，y0)为质心的理想坐标。
[0036]根据本专利技术的一些实施例，所述哈特曼传感器每次旋转或者平移的距离为所述哈特曼传感器的子孔径大小的整数倍，且相邻两个子区域存在重叠部分。
[0037]根据本专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测系统和方法，至少具有如下有益效果：哈特曼传感器采用线阵探测器来代替传统的面阵探测器，线阵探测器的总像元数虽然较面阵探测器较少，但是像元尺寸灵活，帧幅较高，且成像长度大，满足许多大视场测量的需求，同时与面阵探测器相比价格相对较低；而且，采用线阵扫描再进行拼接的方法可以更好发挥线阵探测器成像较长的优点，实现大视场的检测。因此，通过采用线阵探测器，并结
合旋转平移的方式发挥其成像较长的优点，在光学检测时能够增大视场，且相对面阵探测器而言价格较低，在一定程度上降低检测成本。
[0038]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0039]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0040]图1为本专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测系统的结构示意图；
[0041]图2为本专利技术实施例的旋转探测过程的示意图；
[0042]图3为本专利技术实施例的扫描式哈特曼像质检测方法的步骤流程图；
[0043]附图标记：
[0044]激光器100、可变光阑200、待测镜头300、扩束镜400、哈特曼传感器500、线阵微透镜阵列510、线阵探测器520、数据采集卡600、上位机700、旋转电机800、第一控制器900、调节架1000。
具体实施方式
[0045]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0046]本专利技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。
[0047]一方面，如图1所示，本专利技术提出了一种扫描式哈特曼像质检测系统，包括沿光路传播方向依次设置的激光器100、可变光阑200、待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描式哈特曼像质检测系统，其特征在于，包括：沿光路传播方向依次设置的激光器、可变光阑、待测镜头、扩束镜和哈特曼传感器；数据采集卡，用于采集所述哈特曼传感器的检测信号并发送至上位机进行处理；移动机构，用于根据所述上位机的控制指令，控制所述哈特曼传感器进行旋转或者平移；其中，所述哈特曼传感器包括间隔设置且固定连接的线阵微透镜阵列和线阵探测器。2.根据权利要求1所述的扫描式哈特曼像质检测系统，其特征在于，所述移动机构包括：旋转电机，与所述哈特曼传感器传动连接；第一控制器，分别与所述上位机和所述旋转电机电性连接，所述第一控制器用于根据所述上位机的控制指令，控制所述旋转电机带动所述哈特曼传感器进行旋转。3.根据权利要求1所述的扫描式哈特曼像质检测系统，其特征在于，所述移动机构包括：二维移动平台，所述哈特曼传感器设置于所述二维移动平台上；第二控制器，分别与所述上位机和所述二维移动平台电连接，所述第二控制器用于根据所述上位机的控制指令，控制所述二维移动平台带动所述哈特曼传感器进行平移。4.根据权利要求1所述的扫描式哈特曼像质检测系统，其特征在于，所述待测镜头设置在调节架上，所述调节架用于调节所述待测镜头的位置。5.根据权利要求1所述的扫描式哈特曼像质检测系统，其特征在于，所述线阵微透镜阵列与所述线阵探测器的间距为所述线阵微透镜阵列的焦距。6.一种扫描式哈特曼像质检测方法，其特征在于，包括以下步骤：激光器发出的光依次经过可变光阑、待测镜头和扩束镜后，进入哈特曼传感器；数据采集卡获取所述哈特曼传感器检测到的光斑信息，并发送至上位机，完成对所述待测镜头的一个子区域的检测；所述上位机发送控制指令给移动机构，使所述移动机构带动所述哈特曼传感器进行平移或旋转，使所述哈特曼传感器完成对所述待测镜头的下一个子区域的检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为国，杨伟斌，熊欣，高明友，杜春雷，
申请(专利权)人：珠海迈时光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：