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《光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器性能分析-《光學(xué)學(xué)報(bào)》》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器性能分析許潔平*收稿日期：年-月-日；收到修改稿日期：年-月-日作者簡(jiǎn)介：許潔平（1989-），男，博士研究生，主要從事自適應(yīng)光學(xué)方面的研究。Email：civftor@163.com導(dǎo)師簡(jiǎn)介：梁永輝（1972-），女，教授，主要從事自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)和圖像處理方面的研究。E-mail：yonghuiliang@sina.com*通信聯(lián)系人。Email：civftor@163.com梁永輝蔣鵬志(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410073)摘要提出了一種光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器的成像模擬方法，該方法將
2、微透鏡陣列等效為一個(gè)相位掩膜，考慮了微透鏡之間的干涉效應(yīng)。數(shù)值模擬顯示，不存在波前畸變時(shí)，光場(chǎng)相機(jī)的波前斜率輸出不為零，降低了波前重構(gòu)精度；光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器的線性度隨著微透鏡尺寸的減小而提高；然而存在一個(gè)與波前畸變程度有關(guān)的最優(yōu)微透鏡尺寸，使波前復(fù)原精度最高；與哈特曼波前傳感器相比，在國(guó)內(nèi)典型大氣條件下，光場(chǎng)相機(jī)的波前重構(gòu)精度略低。關(guān)鍵詞光場(chǎng)相機(jī)；波前測(cè)量；相位掩膜；哈特曼傳感器中圖分類號(hào)TN247文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼APerformanceAnalysisofLightFieldWave-frontSensorXuJieping
3、LiangYonghuiJiangPengzhi（CollegeofOpto-ElectricScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China）AbstractWeproposeanovellightfieldwavefrontsensorcameraimageformationsolutionbasedonmodellingmicro-lensarrayasaphasemask,whichconsi
4、derstheinterferencebetweenlenslets.Numericalsimulationshowsthatlightfieldwavefrontsensorgradientsignalsarenotnullwhentheinputwavefrontisunaberrated,whichdecreasesthewavefrontreconstructionprecision;thelinearityoflightfieldwavefrontsensorimproveswhenthesizeoflensle
5、tdecreases.Thereexistsanoptimallensletsizetomakethewavefrontreconstructionerrorleast.ComparedwithHartmannwavefrontsensor，thewavefrontreconstructionprecisionoflightfieldwavefrontisabitlower.Keywordslightfieldcamera;wavefrontsensing;phasemask;HartmannsensorOCISCodes
6、010.1080,010.7350,070.7345121引言受大氣湍流的影響，大型地基望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量大大降低。大氣通過(guò)對(duì)入射波前施加一個(gè)隨機(jī)并且隨時(shí)間演化的相位畸變，使地基望遠(yuǎn)鏡的短曝光圖像變成了散斑圖。自適應(yīng)光學(xué)（AdaptiveOptics，AO）的出現(xiàn)極大的減小了大氣對(duì)成像的影響，甚至使望遠(yuǎn)鏡接近衍射極限分辨率。傳統(tǒng)的閉環(huán)AO系統(tǒng)使用一個(gè)波前探測(cè)器測(cè)量等暈角內(nèi)波前畸變，然后通過(guò)變形鏡來(lái)補(bǔ)償。常用的波前傳感器主要有夏克-哈特曼波前傳感器（Shack-Hartmannwavefrontsensor，SWS），剪切干涉儀
7、和波前曲率探測(cè)器，其中夏克-哈特曼波前傳感器是目前應(yīng)用最廣泛的波前傳感器[1]。光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器（LightFieldWavefrontSensor，LFS）最早由R.G.Clare和R.G.Lane提出[2]，他們將微透鏡陣列放置在望遠(yuǎn)鏡入瞳焦面，微透鏡對(duì)入瞳成像，通過(guò)對(duì)各個(gè)微透鏡所成的像進(jìn)行計(jì)算分析，就可以恢復(fù)入瞳處的波前畸變。J.M.Rodríguez-Ramos等人結(jié)合光場(chǎng)相機(jī)的研究成果[3]，將分焦面波前傳感器用于波前測(cè)量和物體距離探測(cè)，并將此新型的波前傳感器命名為CAFADIS相機(jī)[4]。光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器最
8、大的優(yōu)勢(shì)是可以在大氣相干時(shí)間內(nèi)，用一個(gè)傳感器，僅做一次測(cè)量，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)大氣進(jìn)行斷層成像，恢復(fù)光波在各層大氣的相位；同時(shí)還能實(shí)時(shí)測(cè)量激光導(dǎo)星的三維分布信息，用于矯正導(dǎo)星漂移引起的離焦現(xiàn)象[4,5]。對(duì)于光場(chǎng)相機(jī)波前傳感器，國(guó)外R.G.Lane等人做了比較深入的研究，但沒(méi)有考慮微透鏡之間的干涉，且側(cè)重
