專(zhuān)利名稱(chēng)：一種脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)波前傳感器，尤其涉及一種用于脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器。
現(xiàn)有的哈特曼波前傳感器通常采用微透鏡陣列與CCD探測(cè)器耦合的結(jié)構(gòu)。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)(申請(qǐng)?zhí)?8112210.8，公開(kāi)號(hào)CN1245904A)公開(kāi)的一種哈特曼波前傳感器，即采用這種結(jié)構(gòu)，由微透鏡陣列和CCD探測(cè)器通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)耦合在一起構(gòu)成。但這種傳感器在光學(xué)元件檢測(cè)、大氣測(cè)量等應(yīng)用中，由于光源發(fā)出的是連續(xù)光，因此選用普通的成像CCD設(shè)計(jì)完成，并未涉及哈特曼傳感器在用于脈沖光源光學(xué)系統(tǒng)的波前測(cè)量過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集與脈沖光同步的采集測(cè)量。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器，包括光學(xué)匹配系統(tǒng)、波面分割取樣陣列元件、CCD探測(cè)器，其特點(diǎn)在于還包括數(shù)據(jù)采集電路和外觸發(fā)接口電路，數(shù)據(jù)采集電路用于采集CCD探測(cè)器輸出的曝光信息，外觸發(fā)接口電路接收脈沖光同步電信號(hào)，并產(chǎn)生CCD曝光采集的外觸發(fā)信號(hào)，控制CCD探測(cè)器曝光采集，在曝光采集期間，脈沖光發(fā)射出光，使CCD探測(cè)器采集到激光波前信息。
CCD探測(cè)器選為內(nèi)時(shí)鐘、外時(shí)鐘工作模式可設(shè)置的器件，或外同步信號(hào)觸發(fā)曝光器件。外觸發(fā)接口電路可以做成獨(dú)立的外觸發(fā)接口電路系統(tǒng)集成于傳感器中，也可以做成電路集成在本發(fā)明中的數(shù)據(jù)采集電路、CCD電源驅(qū)動(dòng)電路或CCD電路系統(tǒng)中。
本發(fā)明工作時(shí)，首先設(shè)定脈沖光的光信號(hào)與其同步電信號(hào)的延時(shí)時(shí)序，使同步電信號(hào)在脈沖光發(fā)射前觸發(fā)CCD探測(cè)器處于曝光采集等待狀態(tài)，并在曝光時(shí)間內(nèi)，脈沖光發(fā)射出光使CCD探測(cè)器采集到光信號(hào)，這樣脈沖光的波前信息被波面分割取樣陣列元件分割取樣后，經(jīng)CCD探測(cè)器采樣傳輸至計(jì)算機(jī)，計(jì)算出脈沖光的波前數(shù)據(jù)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)由于采用外觸發(fā)接口電路和具有外觸發(fā)曝光功能的CCD探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)與脈沖光發(fā)射的同步采樣，這樣用一臺(tái)具有外同步功能的的哈特曼傳感器，既可以通過(guò)外觸發(fā)信號(hào)測(cè)量脈沖光光學(xué)系統(tǒng)的像差，又可以測(cè)量連續(xù)光光學(xué)系統(tǒng)的像差。
如圖2所示，脈沖光哈特曼的采樣測(cè)量時(shí)序圖，脈沖光的同步電信號(hào)經(jīng)同步觸發(fā)接口電路5接收，并發(fā)出信號(hào)控制CCD探測(cè)器3曝光，經(jīng)延時(shí)設(shè)置的脈沖光信號(hào)恰好在CCD探測(cè)器3曝光時(shí)間內(nèi)發(fā)射，CCD探測(cè)器3可以同步地采樣測(cè)量脈沖光波前數(shù)據(jù)，根據(jù)每個(gè)子孔徑內(nèi)光斑質(zhì)心的偏移計(jì)算被測(cè)對(duì)象的波前像差。
如圖3所示，該圖是數(shù)據(jù)采集電路4和同步觸發(fā)接口電路5原理圖，數(shù)字CCD的數(shù)據(jù)總線(D0～D7)、時(shí)鐘信號(hào)(XLK)、行頻信號(hào)(LDV)、幀頻信號(hào)(FDV)由插頭J3接入數(shù)據(jù)采集卡，這些信號(hào)是采用差分驅(qū)動(dòng)方式提高抗干擾能力，U2～U4(26LS32)將其轉(zhuǎn)換為單路信號(hào)，經(jīng)接口電路將CCD探測(cè)器3采集的圖像數(shù)據(jù)寫(xiě)入幀存體(CY7C1049)，一幀圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢后，計(jì)算機(jī)通過(guò)ISA(J1)總線讀取幀存體的圖像作波前重構(gòu)處理。CCD探測(cè)器3數(shù)據(jù)寫(xiě)入接口電路的地址發(fā)生器、寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序邏輯控制電路，計(jì)算機(jī)6讀數(shù)據(jù)時(shí)序邏輯控制電路及讀寫(xiě)數(shù)據(jù)總線切換電路由Xilinx公司的XC95288XL完成。U7(R1117)是XC95288XL的電源模塊電路，插頭J2是XC95288XL的程序下載JTAG接口。
外觸發(fā)接口電路5由U6(6N137)光電隔離器接收，其作用是將脈沖激光器的同步電信號(hào)與采集卡、CCD探測(cè)器3的電源隔離，避免激光振蕩器對(duì)采集測(cè)量產(chǎn)生干擾。外觸發(fā)信號(hào)由XC95288XL傳入計(jì)算機(jī)6，由計(jì)算機(jī)6控制CCD曝光控制信號(hào)的延時(shí)時(shí)序，再經(jīng)XC95288XL、插頭J3控制CCD探測(cè)器3(VINIT)曝光采集脈沖光信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器，包括光學(xué)匹配系統(tǒng)、波面分割取樣陣列元件、CCD探測(cè)器，其特征在于還包括數(shù)據(jù)采集電路、外觸發(fā)接口電路，數(shù)據(jù)采集電路用于采集CCD探測(cè)器輸出的曝光信息，外觸發(fā)接口電路接收脈沖光同步電信號(hào)，并產(chǎn)生CCD曝光采集的外觸發(fā)信號(hào)，控制CCD探測(cè)器曝光采集，在曝光采集期間，脈沖光發(fā)射出光，使CCD探測(cè)器采集到激光波前信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器，其特征在于所述的CCD探測(cè)器為具有外觸發(fā)曝光采樣控制功能的器件，可以通過(guò)外觸發(fā)脈沖控制CCD的曝光采樣時(shí)序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖光波前測(cè)量的的哈特曼波前傳感器，其特征在于所述的脈沖光電信號(hào)相對(duì)光信號(hào)提前發(fā)出，由外觸發(fā)接口電路接收，控制CCD探測(cè)器處于曝光等待狀態(tài)，脈沖光光信號(hào)在CCD曝光等待期間發(fā)射，使CCD能采集到脈沖光波前信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖光波前測(cè)量的的哈特曼波前傳感器，其特征在于所述的外觸發(fā)接口電路由獨(dú)立的電路系統(tǒng)構(gòu)成，或集成在CCD探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集電路、CCD電源驅(qū)動(dòng)電路或CCD電路系統(tǒng)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的哈特曼波前傳感器，其特征在于所述的波面分割取樣陣列元件采用二元菲涅爾微透鏡陣列，或連續(xù)表面微透鏡陣列，或梯度折射率微透鏡陣列，或二元菲涅爾微棱鏡陣列、連續(xù)表面微棱鏡陣列，或梯度折射率的微棱鏡陣列。
全文摘要
一種脈沖光波前測(cè)量的哈特曼波前傳感器包括光學(xué)匹配系統(tǒng)、波面分割取樣陣列元件、CCD探測(cè)、數(shù)據(jù)采集電路、外觸發(fā)接口電路和計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集電路用于采集CCD探測(cè)器曝光信息，外觸發(fā)接口電路接收脈沖光同步電信號(hào)，并產(chǎn)生CCD曝光采集外觸發(fā)信號(hào)，控制CCD探測(cè)器曝光采集，在曝光采集期間，脈沖光發(fā)射出光，使CCD探測(cè)器采集到激光波前信息。CCD探測(cè)器是具有外觸發(fā)曝光采樣控制功能的CCD器件，外觸發(fā)接口電路可由獨(dú)立的電路系統(tǒng)構(gòu)成，或集成在CCD采集卡、電源驅(qū)動(dòng)電路中。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)保證了在一臺(tái)脈沖光哈特曼傳感器上，既可以測(cè)量脈沖光光學(xué)系統(tǒng)的像差，又可測(cè)連續(xù)光光學(xué)系統(tǒng)的像差，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK1465966SQ0212375
公開(kāi)日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月24日
發(fā)明者段海峰, 王海英, 李恩德, 楊澤平, 張雨?yáng)| 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所