基于哈特曼的小镜头像质检测技术研究

发布时间：2020-07-13 13:12

【摘要】：早期,小透镜(口径小于5mm)主要用于光纤通信领域,用于作为半导体激光器进入光纤的耦合镜组。随着技术的不断进步,小透镜的应用也越来越多。例如手机的照相镜头,随着手机不断的变薄,体积的不断减小,手机配置的照相镜头也要求不断的变小,同样还有越来越多的便携式电子设备,都要求能够生产制造出尺寸越来越小但又能满足使用要求的镜头,这也就需要这些小镜头的性能越来越高,像质也越来越好,只有这样才能提高竞争力,满足市场需求。本课题的主要研究目的就是找到一种方法对这些小口径镜头的像质进行方便、快速、准确的测量。本论文的主要研究工作如下:首先,通过对国内外镜头像质检测方法的现状进行研究,通过对比几种不同的像质检测方法,判断其对于检测小镜头像质的优缺点,并结合实际工作当中的经验与分析,最终确定采用基于夏克—哈特曼波前检测方法进行研究。其次,对夏克—哈特曼波前检测方法的基本原理进行介绍,对光斑质心的探测方法进行分析,并对波前复原方法进行分析,针对实际情况选择合适的波面拟合方法,对模式法和区域法进行分析介绍。再次,针对实验室现有情况,进行哈特曼波前检测装置的设计,并分别设计了三种不同F数的标准镜头以及准直系统,并进行相应的机械结构设计以及相关器件的选型,然后完成装置最终的装调与调试。最后,利用装调完成的哈特曼波前检测装置对小镜头进行像质检测,得到该镜头的波前图像以及相关实验数据,并通过与ZYGO干涉仪的检测结果进行对比,判断该设备的检测精度是否满足要求。并对该设备的误差进行了一定的分析,最终结果表明该哈特曼波前检测装置能够满足精度要求。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;O439
【图文】：

成像,望远镜,天体,目标成像

念[9]，他指出可以先利用探测器对大气扰动引起的波前畸变进行探测，然后再用元件控制变形镜面形，来补偿大气波前畸变，以达到消除大气湍流的影响。夏克-哈特曼波前传感器也正是为解决这一难题而随之被提出并得以发展。198 Maui 岛的 AMOS 空军观察站建成世界上第一台 1.6m 自适应望远镜，用以观察及监测入侵目标。随后世界上大部分大口径地基天文望远镜都采用自适应光学系南方天文台(ESO)的望远镜(光学孔径为 3.6 米)，科学家首次建立了应用到天文的自适应光学系统(ADONIS)；1996 年，安装在 Canada-France-Hawaii 望远T)的 PUEO 自适应光学系统首次用于大气通信和定期地科学观测；安装在西班Alto 天文台望远镜(孔径为 3.5 米)的 ALFA 自适应光学系统第一次实现激光引导用于 Lick 天文台的 3.5mShane 望远镜上的 LLNL 自适应光学系统，虽然该系统用自然引导星做自适应光学校正，但是也很快开始使用激光引导星；安装于 Ge(光学孔径达 8 米)上的 Hokupa’a 自适应光学系统；第一次应用于超大型望远的 KeckⅡ自适应光学设备等。如图 1.1 所示。为美国 Lick 天文台用直径 1m 的长时间曝光和短时间曝光以及采用自适应光学后观察到的遥远天体目标像[10,11]

像差,波前,光学系统,自适应光学技术

以消除大气湍流对传输信号的影响。作为自适应光学系-哈特曼波前传感器也是激光波前相位探测时最常采用的传的探测波前，而且可以快速地探测波前，以达到实时探测中的应用个复杂的光学系统，除了衍射极限和视网膜视锥细胞结构限一般光学系统所具有的像差，如离焦、像散、慧差、球差级像差。这些像差都不同程度地影响人眼的视觉质量。上lberg 大学 Josef Bille 首次将夏克-哈特曼技术应用于眼角膜眼像差的测量，并随后又应用在眼底视网膜成像，并首次观这一成功的观测为从细胞水平上研究活体疾病早期变化、发时为视觉生理研究和疾病的早期诊断提供强有力的工具。膜成像：(a)加入自适应光学技术之前视网膜成像，(b)加入[16,22]。

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图 1.3 小镜头车间快速像质检测示意图克哈特曼波前传感的工作原理，然后设计了针测波前经过光路系统由微透镜会聚至相机靶面质心位置的偏移来重构波面。并分析了波前检以及分别对质心探测算法和波前重构算法存成的设备进行装调调试，详细介绍了装调步骤测装置进了小口径光学镜头的实验装置搭建，波前图像，测试结果与 zygo 干涉仪的测试结置满足使用精度要求。论文主要工作内容如下计软件设计波前检测系统的光学系统，主要保证使用要求范围内尽可能的减小波像差，必之后，根据已知光学系统结构参数设计机械结

【参考文献】