一种基于组合棱镜的相位差波前传感器

摘要

一种基于组合棱镜的相位差波前传感器，由透镜，组合棱镜，CCD成像探测器和计算机系统组成；含有波前畸变的平行光束经透镜聚焦后，垂直辐照于组合棱镜的前表面，经组合棱镜后，入射光束被分为两束光，组合棱镜的出射的两束光成像于CCD光敏面上，两束光之间存在一个固定光程差。本发明的光学结构简单，使得CCD成像探测器能够同时采集到焦面和离焦面光强分布图像，确保了两幅图像的同步性和实时性，有效地提高了相位差法波前传感器对动态像差的检测精度以及对扩展目标的复原能力，在光学检测、自适应光学、高分辨率成像等领域优势明显。

主权项

一种基于组合棱镜的相位差波前传感器，其特征在于包括：透镜(1)、组合棱镜(2)、成像探测器CCD(3)和计算机(4)；组合棱镜(2)由第一分光棱镜S1和第二分光棱镜S2，第一直角三角反射棱镜S3和第二直角三角反射镜S4组成；首先含有畸变波前的平行光束垂直辐照于透镜(1)表面，经透镜(1)聚焦后，平行光束变为汇聚光束，汇聚光束垂直入射与组合棱镜(2)中的第一分光棱镜S1的前表面，入射光束被第一分光棱镜S1分为两束光，透射光束按原方向继续传播，经第二分光棱镜S2后，第二分光棱镜S2的透射光束T按原方向继续传播，透射光束T最终成像于成像探测器CCD(3)光敏面；第一分光棱镜S1的反射光束，沿垂直于透射光束的方向传播，经第一直角三角反射棱镜S3后，再经由第二直角三角反射棱镜S4反射进入第二分光棱镜S2，经第二分光棱镜S2分光后，第二分光棱镜S2的反射光束R沿最初入射光束的方向传播，反射光束R平行于透射光束T，光束R最终也成像于成像探测器CCD3光敏面，由于透射光束T与反射光束R经组合棱镜(2)后所走的光程不一样，两者之间存在一个固定的光程差δ，δ＝a+b，a和b分别为第一直角三角反射棱镜S3和第二直角三角反射镜S4直角边边长；然后，调整成像探测器CCD(3)的位置，使透射光束T在成像探测器CCD(3)光敏面所成的像为焦面图像I，由于透射光束T和反射光束R之间存在光程差δ，反射光束R在成像探测器CCD(3)光敏面所成的像为离焦图像I_def，离焦量大小等于光程差δ；最后计算机(4)根据成像探测器CCD(3)采集到的焦面图像和离焦图像，采用相位差复原算法，获得待测畸变波前的相位分布以及未知的目标光强信息。