[发明专利]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

1、一种新型光束平漂和角漂实时检测方法及装置，其特征在于该方法包含下列步骤：①.新型光束角漂和平漂实时检测方法，采用散焦光栅、透镜、图像传感器和计算机等设备，来实时检测系统存在的角漂和平漂信息；②.采用相同工作波长的标准平行光标定检测系统，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.将检测系统置于光路中，调节系统使得入射光束在图像传感器上面成像处各级衍射光斑；④.基于图像处理的方法，通过阈值法和滤波等处理，采用质心法计算图像传感器上正负一级光斑的质心位置；$x_0=\frac{\mathrm{\Σ}{x}_i{I}_i}{\mathrm{\Σ}{I}_i},y_0=\frac{\mathrm{\Σ}{y}_i{I}_i}{\mathrm{\Σ}{I}_i}$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，当存在角漂和平漂光束入射时，成像光斑的移动情况如图2、图3所示；1)、当存在平漂的光束入射检测系统时，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}=-\frac{2f{x}_0}{f_g}+\frac{2\mathrm{af}}{f_g}$$y_{+1}-y_{-1}=\frac{2\mathrm{bf}}{f_g}$式中δ(x+1-x-1)和δ(y+1-y-1)为正负一级光斑质心之间间距变化，2)、当角漂光束入射检测系统时，系统成像的正负一级光斑向相同的方向移动、光斑之间的距离不变。角漂量与成像光斑质心位置变化之间的关系为：c1∝δx/fc2∝δy/f两光斑之间距离为：$|x_{+1}-x_{-1}|=\frac{2f{x}_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，说明系统存在平漂，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，说明系统不存在平漂。根据正负一级光斑的整体变化量，求得入射光束的角漂量。