一种新型光束平漂和角漂实时检测方法及装置

摘要

本发明涉及一种新型光束角漂和平漂实时检测方法及装置。本发明将散焦光栅、透镜和图像传感器结合使用，融合角漂检测和平漂检测于一体，通过图像传感器测的光斑位置变化情况，分离出入射光束的角漂和平漂信息。本发明根据成像面上所成像的正负一级光斑的相对变化情况，计算机编程计算入射光束的平漂信息，根据整体成像光斑的变化情况分离出光束的角漂信息。本发明具有操作方便、测量精度高、使用范围广、成本低廉等优点。

主权项

一种新型光束平漂和角漂实时检测方法，其特征在于该方法包含下列步骤：①.采用新型光束平漂和角漂实时检测装置，来实时检测入射光束的平漂和角漂信息，该装置包括标定激光(1)、散焦光栅(2)、透镜(3)、图像传感器(4)、计算机(5)，其中散焦光栅(2)和透镜(3)前后排列，图像传感器(4)位于透镜(3)之后，计算机(5)位于图像传感器(4)之后；②.采用相同工作波长的标准平行光，即上述的标定激光，标定新型光束平漂和角漂实时检测装置，使得图像传感器位于透镜的焦平面，成像的正负一级光斑大小相同，零级光斑最小；③.将该新型光束平漂和角漂实时检测装置置于光路中，调节该新型光束平漂和角漂实时检测装置使得入射光束在图像传感器上面成像出各级衍射光斑；④.基于图像处理的方法，通过阈值法和滤波处理，采用质心法计算图像传感器上正负一级光斑的质心位置； x 0 = Σ x i I i Σ I i , y 0 = Σ y i I i Σ I i 式中x0和y0分别为光斑的质心位置，xi、yi和Ii分别为图像传感器单像素i对应的位置和灰度值；假设入射光束的x方向和y方向上平漂量分别为a和b，x方向和y方向上角漂量分别为c1和c2，透镜焦距为f，散焦光栅等效焦距和离轴量分别为fg和x0，成像传感器面上的正负一级光斑质心为x+1、x‑1、y+1、y‑1；图像传感器位于透镜的焦平面上时，当存在平漂和角漂光束入射时，成像光斑的移动情况为；1)、当存在平漂的光束入射检测装置时，系统成像的正负一级光斑向相反的方向移动，光斑质心之间的距离变大或者缩小，平漂量与成像光斑质心位置变化之间的关系为：a∝δ(x+1‑x‑1)fg/2fb∝δ(y+1‑y‑1)fg/2f两光斑质心之间的距离为： x + 1 - x - 1 = - 2 fx 0 f g + 2 af f g y + 1 - y - 1 = 2 bf f g 式中δ(x+1‑x‑1)和δ(y+1‑y‑1)为正负一级光斑质心之间间距变化，2)、当存在角漂的光束入射检测装置时，系统成像的正负一级光斑向相同的方向移动、光斑之间的距离不变，角漂量与成像光斑质心位置变化之间的关系为：c1∝δx/fc2∝δy/f两光斑之间距离为： | x + 1 - x - 1 | = 2 fx 0 f g |y+1‑y‑1|＝0式中δx和δy为正一级或者负一级光斑质心位置的变化量；⑤.根据采集到的光斑质心位置移动信息，判断两个光斑之间x方向和y方向上间距是否发生了变化，如果发生了变化，说明入射光束存在平漂，根据正负一级光斑质心位置的变化情况，求得入射光束的平漂量，如果两个光斑之间的距离没有发生变化，说明入射光束不存在平漂，根据正负一级光斑的整体变化量，求得入射光束的角漂量。