帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭，屬于光電探測及自適 應光學領域。
【背景技術】
[0002] 哈特曼傳感器是一種通過測量波前斜率來獲得波前的相位信息光學測量設備，是 自適應光學、主動光學、激光光束檢驗等領域中最重要的波前探測儀器。
[0003] 如圖1所示，哈特曼傳感器由微透鏡陣列、中繼鏡頭、CCD相機及相應的數據采集 處理系統(tǒng)組成。其中，中繼鏡頭用于將微透鏡形成的點斑圖像按照一定的放大倍率成像到 相機靶面上，實現微透鏡尺寸和相機像素之間的匹配。尤其在自適應光學系統(tǒng)波前探測中， 微透鏡與像素之間的匹配最為重要，原因是自適應光學的校正對象是大氣擾動引起的波前 誤差，校正頻率要求很高，為了提高哈特曼波前傳感器的讀出速度，傳感器使用的CCD相機 應具有盡量少的像素數，這限制了單個子孔徑所成點斑在 CCD上的采樣率，一般單個點斑 所占象元數在2X2左右，甚至更少。對于如此低的采樣率，為了使各子孔徑點斑質心計算 不受離散采樣的影響，必須保證各點斑的像素采樣情況一致，也就要求單個子孔徑尺寸所 占像素數嚴格為整數，稍有偏差則將使點斑一致性受到影響，限制哈特曼傳感器的測量精 度，甚至無法進行測量。
[0004] 如圖2所示，為實際倍率與設計倍率誤差僅為3. 33%時的點斑采樣情況示意圖， 圖中小方格表示CCD像素，大圓表示單個子孔徑對應的靶面位置，圖2 (a)中小圓表示點斑 在靶面上的真實位置，圖2(b)為點斑經過離散采樣后的情況。可以看出由于倍率誤差，使 子孔徑尺寸所占像素數不為整數，經過CCD象元的離散采樣后點斑形狀發(fā)生不規(guī)則變化， 將影響質心計算精度。
[0005] 目前的哈特曼傳感器中繼鏡頭均為固定倍率鏡頭，盡管倍率嚴格按照微透鏡尺寸 與CCD像素尺寸匹配進行設計，但由于加工、裝調誤差，使系統(tǒng)最終的倍率與設計值具有一 定量的偏差。尤其是光學加工誤差不可避免，且一般無法通過簡單的間隔調整使倍率誤差 得到補償，因而必將影響哈特曼傳感器的性能。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明為克服傳統(tǒng)哈特曼傳感器中繼鏡頭倍率固定的缺點，提出帶倍率微調機構 的哈特曼傳感器中繼鏡頭，通過調整組件實現放大倍率的微量調整，補償由于加工、裝調誤 差產生的倍率偏差，保證微透鏡尺寸與(XD像素尺寸嚴格匹配。
[0007] 本發(fā)明的解決技術問題的方案是：
[0008] 帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭，其特征是，
[0009] 該中繼鏡頭內的前組元、后組元及調節(jié)組元安裝在中繼鏡筒內，前組元由前組元 壓圈固定，后組元透鏡安裝在后組元座內，并由后組元壓圈固定，調節(jié)組元透鏡安裝在調節(jié) 組元座上，由調節(jié)組元壓圈固定，通過撥動調節(jié)組元撥柱可前后移動調節(jié)組元透鏡，實現中 繼鏡頭倍率的微調，調整到準確位置后，擰緊調節(jié)組元緊定螺釘實現調整組元的固定。
[0010] 前組元為光焦度為正的負、正雙膠合透鏡，其中負透鏡為彎月形透鏡，正透鏡為雙 凸形透鏡；后組元為光焦度為正的正、負雙膠合透鏡，其中正元件為雙凸形透鏡，負元件為 彎月形透鏡；倍率調節(jié)組元為光焦度為正的彎月形透鏡。
[0011] 前組元與后組元的間隔為前、后組元焦距之和；倍率調焦組元位于前、后組元中 間，其與前、后組元的間隔分別為前后組元的焦距值。
[0012] 前組元中負透鏡通過前組元壓圈緊密接觸固定。
[0013] 后組元中負透鏡通過后組元壓圈緊密接觸固定。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：由于倍率調節(jié)組元上光線高度低，因此其前后移動不影響 光線傳播角度，從而在調整過程中能夠始終保持像方遠心，使點斑質心測量精度不受微透 鏡與鏡頭、鏡頭與相機的軸向位置誤差影響。
【附圖說明】
[0015] 圖1為傳統(tǒng)的哈特曼中繼鏡頭原理。
[0016]圖2為子孔徑所占像素數不為整數時點斑在CCD相機靶面上的采樣情況。
[0017]圖3為本發(fā)明帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭結構示意圖。
[0018] 圖4為實施例高斯光學結構圖，倍率從0. 7~0. 72~0. 74變化時，倍率調節(jié)組元 高斯光學位置的對比。
[0019] 圖5為帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭實際光路結構，倍率從0. 7~ 0. 72~0. 74變化時，實際光路結構的對比。
[0020] 圖6為中繼光學系統(tǒng)分別在倍率0. 7、0. 72、0. 74三個位置時的不同物面高度下的 點列圖。
[0021] 圖7為中繼光學系統(tǒng)分別在倍率0. 7、0. 72、0. 74三個位置時畸變曲線。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0023] 如圖3所示，帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭，該中繼鏡頭內的前組元 2、后組元10及調節(jié)組元5安裝在中繼鏡筒3內，前組元2由前組元壓圈1固定，后組元10 安裝在后組元座9內，并由后組元壓圈11固定，調節(jié)組元透鏡5安裝在調節(jié)組元座7上，由 調節(jié)組元壓圈4固定，通過撥動調節(jié)組元撥柱8可前后移動調節(jié)組元透鏡5,實現中繼鏡頭 倍率的微調，調整到準確位置后，擰緊調節(jié)組元緊定螺釘6實現調整組元的固定。
[0024] 前組元2為光焦度為正的負、正雙膠合透鏡，其中負透鏡2-1為彎月形透鏡，正透 鏡2-2為雙凸形透鏡；后組元10為光焦度為正的正、負雙膠合透鏡，其中正元件10-1為雙 凸形透鏡，負元件10-2為彎月形透鏡；倍率調節(jié)組元5為光焦度為正的彎月形透鏡。
[0025] 前組元2中負透鏡2-1通過前組元壓圈1緊密接觸固定；后組元10中的透鏡安裝 在后組元座9內，通過后組元壓圈11與負透鏡10-2緊密接觸固定。
[0026] 前組元2與后組元10的間隔為前、后組元焦距之和；倍率調焦組元5位于前、后組 元中間，其與前、后組元的間隔分別為前后組元的焦距值。
[0027] 實施例：
[0028] 帶倍率微調機構的哈特曼傳感器中繼鏡頭，參數及技術要求為：
[0029] (1)微透鏡陣列子孔徑尺寸：0? 2