自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜对准误差的测量方法
Shack-Hartmann波前传感器在光学检验中的应用
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夏克-哈特曼波前传感器的探测误差
夏克-哈特曼波前传感器的探测误差
姜文汉;鲜浩;沈锋
【期刊名称】《量子电子学报》
【年(卷),期】1998(15)2
【摘要】夏克—哈特曼（S－H）传感器的探测误差是自适应光学系统的一个主要误差源。
本文主要分析了S-H传感器的系统误差和随机误差，其误差源包括：CCD相机的读出噪声和背景电平，探测的像素数以及光子噪声。
通过在计算哈特曼传感器子光斑质心时设定一个阈值可以大大提高传感器的探测精度。
本文同时列举了实验数据和理论分析结果。
【总页数】10页(P218-227)
【关键词】自适应光学;波前传感器;误差分析
【作者】姜文汉;鲜浩;沈锋
【作者单位】中国科学院光电技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH740.3
【相关文献】
1.利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测 [J], 程利群;王晓曼;景文博
2.夏克-哈特曼波前传感器光斑质心探测方法比较与分析 [J], 程利群;景文博;王晓曼
3.点源信标相关哈特曼-夏克波前传感器光斑偏移测量误差分析 [J], 陈林辉;饶长辉
4.基于电子倍增电荷耦合器件的哈特曼-夏克波前传感器质心探测误差分析 [J], 张艳艳;饶长辉;李梅;马晓燠
5.优化夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测方法研究 [J], 钱思羽;刘鹏;景文博;高雪峰;吉雪甫
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哈特曼波前传感器质心探测误差分析
光探 测 能力 、 不存 在 ２ 兀模 糊 性 问题 、 连 续或 脉 冲光 均 对
本结构如图 １ 所示 ， 主要是 由微透镜阵列和 Ｃ Ｄ阵列组 Ｃ
成。
分别是子孔径内单个像素的 Ｘ Ｙ ｘ 坐标 ， 是该像素输 出 的光 强值 。 测得的质心位置与初始标定 的质心（ ，ｃ 偏差为 ０） ） ， ０
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传感 器 等 。 剪切 干涉 仪一 直 以来作 为最 常用 的波前测 量仪 器被
图 ｌ 哈 特 曼 渡 前 传 感 器 示 惫 图
在 哈特曼 传感 器 中 ， 由于微透 镜 阵列 和 Ｃ Ｄ像 面 的 Ｃ 位 置 固定 ， 因此 当入射 到微 透 镜 阵 列 上 的是 标 准 的 平行 平 面 波 时 ， Ｃ Ｄ的像 面 上 会 出 现等 间隔 的光斑 阵列 ， 在 Ｃ 而且 每个 光斑 都位 于各个 子像 素阵 列 的中心 。当某 个子 像 素阵列 的光斑 质心 出现 偏离 中心 时则表 明该 子 阵列对 应 的子孔 径上 的波 面发 生 了 局部 倾 斜 ， 过 质 心偏 移量 通
心可用 下式求 得
Ｉ
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电探测器件的不断问世 ， 哈特曼波前传感器 已经在光束
质量 诊 断 、 眼科 医学 、 维流 场的层 析技 术 以及 自适 应光 三
学技 术等 领域 得到 广泛应 用 。
本文结合哈特曼波前传感器的探测原理 ， 对哈特曼
基于哈特曼-夏克传感器的渐变焦眼镜测量系统
基于哈特曼-夏克传感器的渐变焦眼镜测量系统潘金柱;付东翔【摘要】眼镜的测量是渐进多焦点眼镜设计和加工过程中的一个重要环节,但是已有仪器的稳定性和精确度并不理想.因此设计了一种完整的测量系统,采用哈特曼夏-克传感器采集数据,采用望远系统对透过镜片的光线进行人眼视物的简单模拟,并通过Java编写测量软件,采集传感器接收到的不规则光波,并依据波前重构算法重构波前,与原始规则光波进行比较分析,得到Zemike系数,最终得到所需要的光焦度和散光的值.测量结果的精确度与预期设计基本吻合,达到了设计需求.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)003【总页数】4页(P134-137)【关键词】渐进多焦点眼镜;测量系统;哈特曼-夏克传感器;望远系统;波前重构算法;散光;光焦度【作者】潘金柱;付东翔【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TP206.1渐进多焦点眼镜的特点是以屈光度循环渐进的变化方式从远用度数逐步到近用度数，将远用光区和近用光区有机的连接在一起，满足了视近和视远的不同度数需求，提高了眼睛的舒适感；更重要的，一副眼镜可以同时满足近视眼和老花眼的视物需求。
对于加工出来的镜片需要进行设计要求的评测，包括散光和光焦度的测量。
目前市面上的测量仪器主要是以色列伟视力(Visionix)公司所研制的VM2000，这台仪器是多年前生产的，现在已经停产[1]。
并且厂家不再提供升级服务，在实际测量中会出现测量不稳定，有些数据采集不到或者不完整。
因此设计一种成本低、简单高效的测量系统是必要，有利于满足渐变焦镜片设计前期及后期的测量需求，本文中选取哈特曼-夏克传感器对多光轴渐进多焦点镜片进行测量，搭配自行开发的采集软件进行测量实验，获得了满意的效果。
1.1 哈特曼-夏克传感器Hartmann-Shack原理最早是由哈特曼提出，后来经过夏克改进，是一种测量人眼波前像差的方法[2]。
自适应光学波前校正试验指导书
自适应光学波前校正实验指导书实验任务通过实验学习自适应光学系统的基本原理、构成、型式及应用领域。
掌握哈特曼-夏克波前传感器的工作原理和使用方法，实现对波前相位的测量。
掌握薄膜变形镜的工作原理和控制方法，实现对光学系统初始误差的校正。
实验目的(1) 了解自适应光学系统的基本组成和工作原理。
(2) 掌握哈特曼-夏克波前传感器的工作原理和使用方法。
(3) 掌握变形镜的工作原理和控制方法。
实验要求(1) 运用哈特曼-夏克波前传感器对变形镜各个致动器的影响函数进行测量并记录测量结果。
(2) 运用哈特曼-夏克波前传感器测量光学系统初始误差。
(3) 根据测量的变形镜影响函数和光学系统初始误差计算出变形镜补偿该初始误差所需的电压，然后控制变形镜对误差进行补偿。
实验设备光纤耦合激光光源( 635nm)，37 单元薄膜变形镜，变形镜控制箱，哈特曼- 夏克波前传感器，成像探测器，控制计算机。
准直透镜，分光棱镜，成像透镜，光阑，缩束系统，反射镜等。
实验提示1. 自适应光学系统原理及应用高分辨率成像是人类长期追求的目标，但传统光学技术无法解决动态波前扰动对像质的影响问题。
影响光学系统波前质量的误差源按时间频率可以分为低频和高频两大类。
属低频误差的有：系统内部误差，温度、重力变形及机械变形，加工与装配误差等，这些误差的频带通常低于0.1Hz。
属高频误差的有：外界空气热影响，来自阵风的反射镜变形，跟踪误差，大气湍流及激光经大气时的热晕等，其带宽的范围由1Hz至1000Hz。
如何克服以上动态波前误差的影响是光学工作者不懈研究的课题。
1953 年，天文学家Babcock 提出实时校正光束的动态畸变的概念和工作原理。
其核心是在光学系统中引入一个表面形状可变的光学元件 (波前校正器) 和一个波前误差传感器，用波前传感器测量出不断变化的波前误差， 根据测量结果 由控制系统控制波前校正器对波前误差进行校正。
如果这一过程足够快，就可以 用不断变化的波前校正量来校正不断变化的动态波前误差， 这就是自适应光学的 基本思想。
自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置
自适应系统中哈特曼波前传感器光斑质心的最佳标定位置马晓燠;郑翰清;饶长辉
【期刊名称】《光电工程》
【年(卷),期】2009(036)004
【摘要】自适应光学系统中采用CCD作为哈特曼波前传感器的光斑质心位置探测器时,由于光斑的高斯宽度较小会带来大采样误差.针对该问题,本文详细分析了采样误差形成的原因,建立了采样误差、位移敏感度和开环动态范围与光斑高斯宽度、光斑位置以及子孔径大小的数学模型,提出标定时光斑质心的最佳位置是子孔径中心四像素的中心.因为在该位置处,CCD的质心探测具有闭环时采样误差为0,位移敏感度最大,且开环时动态范围最大的特点,为哈特曼波前传感器的标定方法的研究提供了理论依据.
【总页数】6页(P22-26,69)
【作者】马晓燠;郑翰清;饶长辉
【作者单位】中国科学院光电技术研究所,成都,610209;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院光电技术研究所,成都,610209;中国科学院研究生院,北京,100039;中国科学院光电技术研究所,成都,610209
【正文语种】中文
【中图分类】O439;TP212
【相关文献】
1.夏克-哈特曼波前传感器光斑质心探测方法比较与分析 [J], 程利群;景文博;王晓曼
2.夏克-哈特曼波前传感器光斑自动精确定位 [J], 颜佩国;刘树昌;王晓曼;景文博
3.优化夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测方法研究 [J], 钱思羽;刘鹏;景文博;高雪峰;吉雪甫
4.基于片上质心计算的高速哈特曼波前传感器技术 [J], 杨蕊瑜;王帅;张彬;孙年春
5.哈特曼波前传感器光斑质心探测窗口的自动确定方法研究 [J], 王鹏;周昕;王勇;杨宏坤;李大海
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自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜对准误差的测量方法
ｓｅｎｓｏｒ
Ｌｉｎｈａｉｌｔ
Ｒａｏ Ｃｈａｎｇｈｕｉｌ。
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Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ
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Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０２０９。Ｃｈｉｎａ；
３．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ
Ｓｄｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｅｘｅｒｔｉｎｇ ｖｏｌｍｇｅｓ
万方数据
第２期
顾乃庭等：自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜对准误差的测量方法
则有：
取值［８－．－９１。文中采用参考文献【９】得出的结论，取１＝２。
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ｏｎ
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哈特曼 光学元件面形检测
哈特曼光学元件面形检测英文回答：Hartmann wavefront sensor is a widely used techniquefor testing the surface shape of optical components. It is based on the principle of wavefront sensing, which measures the distortion of a wavefront caused by the surface under test. The Hartmann sensor consists of an array of small lenslets that sample the wavefront and project it onto a detector. By analyzing the displacement of the spots produced by the lenslets, the shape of the surface can be determined.There are several steps involved in the Hartmann wavefront sensing process. First, the wavefront is sampled by the array of lenslets. Each lenslet focuses a small portion of the wavefront onto a detector, creating a spot. The displacement of these spots from their ideal positions is then measured. This displacement is directly related to the slope of the wavefront, which in turn providesinformation about the surface shape.To accurately measure the wavefront distortion, calibration is necessary. This involves determining the relationship between the spot displacements and the surface slope. Calibration can be done using a known reference surface or by using a mathematical model of the lenslet array. Once the calibration is complete, the wavefront distortion can be measured for any surface under test.The Hartmann wavefront sensor has several advantages over other surface shape testing techniques. It is non-contact, which means it does not physically touch the surface being tested. This is particularly important for delicate or sensitive optical components. Additionally, the sensor is highly sensitive and can detect small deviations from the ideal shape. It is also fast and can provide real-time measurements, making it suitable for production line testing.In summary, Hartmann wavefront sensing is a powerful technique for testing the surface shape of opticalcomponents. It uses an array of lenslets to sample and measure the distortion of a wavefront caused by the surface under test. With calibration, accurate measurements can be obtained, making it a valuable tool in the field of optics.中文回答：哈特曼波前传感器是一种广泛应用于光学元件表面形状测试的技术。
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关 键 词 ： 自适 应 光 学 ； 哈 特 曼传 感 器 ； 变 形 镜 ； 对 准 误 差 测 量 中 图 分 类 号 ：０４ ９ ３ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ２ ６ ２ １ ）２ ０ ８ — ６ ０ ７ ２ ７ （０ １０ — ２ ７ ０
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２ ．中 国科 学 院 自适 应 光 学 重 点 实 验 室 ， 川 成 都 ６ ０ ０ ； ．中 国科 学 院研 究 生 院 ， 京 １ ０３ ） 四 １２９ ３ ・ 北 ００ ９
第４ ０卷 第 ２期
Ｖｏ ． Ｏ２ １４０ Ｎ ．
红 外 与 激 光 工 程
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２ １哈特 曼传 感器 与 变形镜 对 准误 差 的测 量方 法 学 统
摘 要 ：提 出 了一 种 可 以 实 现 自适 应 光 学 系统 中哈 特 曼传 感 器 与 变形 镜 对 准 的 方 法 。 方 法 通 过 给 用 该
来做 标 记 的 驱 动 器 施 加 电压 来 表 征 变形 镜 的 位 置 ， 用哈 特 曼 探 测 变形 镜 镜 面 面 形 的 斜 率 分 布 信 息 获 利
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为例 ， 开对该 对准 方法 的模拟仿 真 。 果表 明 ： 展 结 当二 者 的 平 移 失 配 和 旋 转 失 配 误 差 小 于 ２倍 子 孔 径 大
小和 小 于 ｌ 。 ． 量 误 差 分 别 小 于 子 孔 径 大 小 的 ５ ０时 测 ％和 ０１ 。 能 够 准 确 测 量 自适 应 光 学 系统 中哈 特 ．５ ，
取 驱 动 器 的 准 确 位 置 ， 据 此 计 算 哈 特 曼 传 感 器 和 变形 镜 之 间 位 置 失 配 ， 并 为二 者 的 自动 对 准提 供 依 据 ；
阐述 了该 方 法 的 对 准 原 理 。 导 了哈 特 曼 和 变 形 镜 之 间 位 置 失 配 计 算 公 式 ； ４ 推 以 ５单 元 自适 应 光 学 系 统
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