ES2365094A1 - Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. El frente de onda a analizar (A) incide sobre un subsistema de muestreo (1), que incluye un elemento óptico reconfigurable (11) que proporciona un patrón de irradiancia (P) de posición y geometría controlables, adecuado para medir la aberración. Un subsistema (2), que contiene otro elemento óptico reconfigurable (21), forma una imagen (I) del patrón (P) sobre un plano fijo (3). Sobre dicho plano se ubica un detector (4), conectado a un subsistema de análisis (5), que calcula la aberración (F) del frente (A). Un subsistema (6) controla las propiedades de los elementos reconfigurables (11) y (21). No es así necesario efectuar desplazamientos mecánicos del detector para situarlo en la posición variable donde se forma el patrón (P).
Description
Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos
ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización.
La presente invención se refiere, tal y como su
enunciado indica, a un procedimiento para la medida de aberraciones
con elementos ópticos reconfigurables y a un dispositivo para su
realización, pudiendo utilizar como elementos ópticos
reconfigurables un modulador espacial de luz de cristal líquido y
una lente líquida de potencia óptica controlable electrónicamente, o
cualesquiera otros componentes ópticos capaces de realizar las
mismas funciones.
La invención se dirige principalmente a los
sectores de instrumentación óptica, optoelectrónica, optométrica y
oftálmica, siendo de utilidad para aquellas aplicaciones en las que
se requiera medir y compensar las aberraciones ópticas de los haces
de luz, o de otra radiación electromagnética como puede ser el
infrarrojo cercano, producidas por defectos de los instrumentos o
por la propagación de la radiación a través de diferentes tipos de
medios materiales, como son por ejemplo una atmósfera turbulenta o
los medios que forman el ojo humano.
La medida de aberraciones ópticas, es decir, de
los defectos introducidos en los frentes de onda por las
imperfecciones de los sistemas ópticos, o por el paso de la
radiación electromagnética por medios no homogéneos, es una tarea
clave para multitud de aplicaciones en diversos campos de la ciencia
y la tecnología. En particular, los dispositivos para la medida de
aberraciones ópticas, que fueron desarrollados en primer lugar para
aplicaciones astronómicas, se han convertido en elementos de uso
frecuente en optometría y oftalmología (J. Z. Liang, B. Grimm, S.
Goelz y J. F. Bille, "Objective measurement of wave aberrations of
the human eye with the use of a Hartmann-Shack
wave-front sensor", J. Opt. Soc. Am. A 11,
1949-1957 (1994)), especialmente para el diseño de
sistemas de óptica adaptativa, siendo la finalidad de éstos la
medida y compensación en tiempo real de las distorsiones de un
frente de onda por medio de elementos reconfigurables (H. Babcock,
"The Possibility of Compensating Astronomical Seeing",
Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 65, No.
386, 229-236 (1953)), (V. P. Linnik, "On the
possibility of reducing the influence of atmospheric seeing on the
image quality of stars", Optika i Spektroskopiya, vol. 3, pp.
401, 1957), (J. Z. Liang, D. R. Williams y D. T. Miller,
"Supernormal visión and high resolution retinal imaging through
adaptive optics", J. Opt. Soc. Am. A 14,
2884-2892 (1997)).
En las últimas décadas se han desarrollado
dispositivos que permiten medir las aberraciones ópticas con mayor
velocidad y fiabilidad, destacando, entre otros, los de trazado de
rayos con láser (R. Navarro y E. Moreno-Barriuso,
"Laser ray-tracing method for optical testing"
Opt. Lett. 24, 951-953 (1999)), los sensores de
frente de onda basados en el sistema clásico de Hartmann (J.
Hartmann, "Objektivuntersuchungen", Zeitschrift für
Instrumentenkunde XXIV 1-21 (enero), 3 y
34-47 (febrero), 7 y 98-117 (abril)
(1904)) y los dispositivos tipo Hartmann-Shack (B.
C. Platt y Roland Shack, "History and Principles of
Shack-Hartmann Wavefront Sensing", Journal of
Refractive Surgery, vol 17, S573 S577 (September/October 2001)). En
estos dos últimos sensores, el frente de onda se muestrea mediante
una pantalla con subpupilas, que son orificios (en los sensores
Hartmann) o microlentes esféricas (en los sensores
Hartmann-Shack). La información sobre las
aberraciones del frente de onda se obtiene procesando las
distribuciones de irradiancia del haz que, tras propagarse una
distancia en el espacio desde cada subpupila, se miden con un
detector de radiación, habitualmente una cámara CCD.
Los sensores de Hartmann-Shack
convencionales incluyen una red de microlentes de focal
preestablecida. En los últimos años, se han desarrollado sensores
Hartmann-Shack con una distancia focal variable,
substituyendo las microlentes estáticas por microlentes líquidas (Y.
Hongbin, Z. Guangya, C. F. Siong, L. Feiwen y W. Shouhua, "A
tunable Shack-Hartmann wavefront sensor based on a
liquid-filled microlens array", Journal of
Micromechanics and Microengineering 18, 105017 (2008)), o por
microlentes de Fresnel codificadas en un modulador espacial de luz
de cristal líquido (L. Seifert, J. Liesener y H. J. Tiziani, "The
adaptive Shack-Hartmann sensor", Opt. Commun.
216, 313-319 (2003)). En este último caso, el sensor
es capaz, además, de cambiar la geometría de la red de microlentes,
así como el tamaño y número de éstas, propiedad útil para optimizar
las medidas dependiendo de las características del frente de onda
incidente. Estos sensores de tipo Hartmann-Shack con
parámetros variables permiten, por tanto, implementar sistemas de
medida "adaptativos", cuyo rango dinámico y/o sensibilidad se
pueden adecuar a la magnitud de las distorsiones incidentes,
obteniendo así el mejor funcionamiento en cada situación concreta.
Sin embargo, una modificación de la focal de las lentes del sensor
Hartmann-Shack implica, en principio, un
desplazamiento de la cámara CCD para recoger los patrones de
intensidad en el plano adecuado. Este movimiento, que puede ser del
orden de milímetros o centímetros, limita la velocidad de
adquisición del aparato. Asimismo, los desplazamientos de la cámara
pueden alterar la alineación del sistema, lo que resulta crítico a
la hora de determinar la posición relativa de los focos en el plano
de la CCD.
El procedimiento adaptativo para la medida de
aberraciones ópticas se basa en la posibilidad y conveniencia de
combinar dos elementos reconfigurables para formar -en un primer
subsistema- un elemento de muestreo de frente de onda de
características controlables, en forma de pantalla con aberturas o
microlentes de características asignables a voluntad y para, en un
segundo subsistema, capturar adecuadamente la información
proporcionada por el primero sobre un dispositivo sensible a la
radiación, en adelante detector, como por ejemplo un CCD o un CMOS.
El haz de radiación aberrado que atraviesa el sistema es muestreado
por el primer subsistema, dando lugar a una distribución de
irradiancia característica, que es trasladada hasta el detector por
el segundo subsistema, utilizando para ello un sistema óptico que
incluye al menos un elemento de potencia óptica variable.
El subsistema de muestreo puede incluir un
conjunto de aberturas (sensor Hartmann) o un conjunto de microlentes
esféricas (sensor de Hartmann-Shack). Este
subsistema se puede implementar por medio de una pantalla TNLCD
según cualquiera de los procedimientos ya descritos en la patente P
2007 00870 o en la publicación de Justo Arines, Vicente Durán,
Zbigniew Jaroszewicz, Jorge Ares, Enrique Tajahuerce, Paula Prado,
Jesús Lancis, Salvador Bará and Vicent Climent, "Measurement and
compensation of optical aberrations using a single spatial light
modulator" (Optics Express, Vol. 15, No. 23,
15287-15292, 12 November 2007). Dicha pantalla puede
funcionar en régimen de modulación de amplitud (sensor Hartmann) o
esencialmente en régimen de modulación de fase (sensor
Hartmann-Shack). Dentro del ámbito de esta
invención, otros tipos de sensores, que en lo sucesivo denominaremos
sensores Hartmann-Shack modificados, pueden
construirse codificando, en vez de las microlentes esféricas del
sensor Hartmann-Shack, microlentes cilíndricas,
microaxicones o cualquier otro tipo de distribución de fase variable
espacialmente que proporcione una distribución de radiación que
permita, mediante medidas de irradiancia, la extracción de
información sobre la aberración del haz por los procedimientos
habituales o por los nuevos desarrollos que con el mismo fin puedan
producirse en el futuro. El uso de elementos reconfigurables para
formar matrices de microlentes para la medida de aberraciones, en
vez de utilizar las tradicionales microlentes estáticas fabricadas
en substratos de vidrio, permite entre otras cosas modificar con
gran flexibilidad las características de la matriz (número de
microlentes, focales de las mismas, distribución en la pupila, etc),
adecuando estos parámetros a las peculiaridades del haz incidente en
el sistema. Por tanto, es posible variar con estos elementos la
posición en la que se forma el patrón de irradiancia necesario para
el cálculo de la aberración del haz. Dicha variación permite el
muestreo del frente de onda con rango dinámico y sensibilidad
variables. Además de los elementos anteriormente mencionados,
existen otros elementos capaces de proporcionar patrones de
irradiancia en distintas posiciones, como por ejemplo matrices de
microlentes líquidas o sistemas de espejos cuya forma es controlable
mediante dispositivos electromecánicos.
El subsistema de traslado (2) permite formar una
imagen del patrón focal proporcionado por el primer subsistema (1)
en la posición donde se sitúa un detector (4), cuya posición
relativa al subsistema de muestreo puede ser fija en todo momento.
Este traslado es realizado de manera óptica mediante el uso de uno o
varios elementos ópticos, entre los que habrá al menos uno cuya
potencia óptica sea variable. De esta manera, no será necesario
mover el detector (4) para poder trabajar en distintos regímenes de
sensibilidad rango dinámico, sino que bastará con variar
adecuadamente la potencia de al menos uno de los elementos
reconfigurables (21) del subsistema óptico de traslado
(2).
(2).
En su implementación experimental, es
conveniente utilizar sistemas de lentes en configuración afocal -es
decir, acopladas foco a foco- o incluso telecéntrica en el espacio
objeto -es decir, con la lucarna de entrada en el infinito-, y
utilizar en estos sistemas de lentes el elemento de potencia óptica
variable como diafragma de apertura, dado que de esa forma es
posible la captura del patrón de irradiancia en el detector (4)
manteniendo constante el aumento entre la distribución de
irradiancia original, u objeto, y su imagen sobre el detector, y
ello para todas las configuraciones posibles del primer subsistema
(1). Asimismo, y como ocurre siempre que el subsistema de muestreo
(1) contiene un elemento reconfigurable pixelado, resulta ventajoso
utilizar un elemento de filtrado espacial para eliminar los haces de
radiación difractados por la estructura periódica del pixelado. Este
elemento de filtrado puede ser, por ejemplo, el elemento de potencia
óptica variable (21) (o uno de los elementos de potencia variable en
caso de haber varios) que está incluido en el subsistema de traslado
(2).
Es asimismo claro que cualquier lente del
sistema puede fabricarse como elemento refractivo, difractivo o
híbrido; y que puede ser reemplazada por un elemento reflectante
(espejo convencional o holográfico) de equivalentes características
focales (estáticas o variables), plegando el camino óptico. La
elección entre estas diferentes opciones representa variaciones
obvias sobre la idea original y no varía el contenido esencial de la
invención que se protege mediante esta patente.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con varios ejemplos
preferentes de realización práctica del mismo, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde,
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques
básico de un dispositivo que permite poner en práctica el
procedimiento descrito en esta invención.
La Figura 2 es un diagrama que muestra una
versión detallada de un dispositivo para poner en práctica el
citado procedimiento, dispositivo que contiene como subsistema de
muestreo (1) un elemento reconfigurable (11), constituido por una
pantalla de cristal líquido, dos polarizadores (12) y (15) y dos
láminas de retardo de fase (13) y (14), y como subsistema de
traslado (2), una lente (22) en cuyo foco imagen se sitúa el
elemento reconfigurable (21), un par de lentes (23) y (24) que
forma la imagen (I) del patrón de irradiancia (P), con una escala
adecuada, sobre un plano fijo (3) donde se localiza un detector CCD
(4).
La Figura 3 muestra el uso secuencial del
sistema para formar sobre el detector (4) la imagen de los patrones
de irradiancia (I1 e I2) existentes en dos planos (P1 y P2,
respectivamente) situados a diferentes distancias axiales del
subsistema de muestreo (1). El sistema de traslado (2), mediante la
configuración adecuada del elemento (21), forma las imágenes (I1) e
(I2) de los patrones anteriores sobre un mismo plano fijo (3), que
son registradas secuencialmente por el detector (4) sin necesidad de
efectuar desplazamientos mecánicos de este último. Eso permite
registrar las imágenes de los patrones de irradiancia formados en
diferentes planos producidas por una única o por diferentes
configuraciones del elemento reconfigurable (11). Esta información
es utilizada por el sistema de procesamiento (5), que permite
obtener la aberración del frente de onda (F) mediante una adecuada
comparación entre los patrones (I1) y (I2) en aquellas situaciones
en las que una única medida del patrón no permita obtener la
aberración.
En estas figuras, las flechas de trazo continuo
representan el camino seguido por los haces de luz, mientras que las
flechas de trazo discontinuo corresponden a los enlaces electrónicos
por los que se transmiten las señales de medida y control de los
dispositivos.
Con referencia a la Figura 1, se presenta el
diagrama de bloques genérico de un dispositivo que permite poner en
práctica el procedimiento descrito en esta invención. En él se
muestra que el dispositivo contiene un módulo reconfigurable (1)
para el muestreo del frente de onda (A), otro módulo reconfigurable
(2) para formar la imagen (I) del patrón de irradiancia (P) siempre
en un mismo plano fijo (3) sobre la posición del detector (4) con
independencia de la distancia entre la posición del patrón (P) y el
módulo (1), y medios para el análisis (5) del patrón y el control
simultáneo (6) de los elementos reconfigurables contenidos en los
subsistemas (1) y (2). El sistema puede incluir asimismo elementos
(8) para copiar y/o trasladar el frente de onda incidente (A) hasta
el elemento reconfigurable (1). Evidentemente, los elementos (5) y
(6) pueden estar integrados en un mismo dispositivo de análisis,
control y cálculo (7).
En la Figura 2 se muestra un modo de realización
de este dispositivo, que contiene los siguientes componentes y
subsistemas:
- Un subsistema (1) de muestreo que contiene un
elemento óptico reconfigurable (11) que permita introducir a
voluntad cambios controlados, variables en el espacio y en el
tiempo, de amplitud, de fase o de ambas cosas del haz de luz, o de
otra radiación electromagnética, que incide sobre él. Tal es el
caso, por ejemplo, de un modulador espacial de luz basado en una
pantalla de cristal líquido de tipo TNLCD
(Twisted-Nematic Liquid Crystal Display)
(11), localizada entre dos polarizadores (12) y (15) y dos láminas
de retardo de fase (13) y (14).
- Un subsistema de traslado (2) que contiene un
dispositivo óptico reconfigurable (21), y que permite formar la
imagen (I) del patrón luminoso característico (P) sobre un plano
fijo (3). Este subsistema puede estar constituido, por ejemplo, por
una lente líquida basada en el efecto de electrowetting (21)
situada en el foco imagen de una lente acromática (22), seguida de
un par de lentes acromáticas (23) y (24) que controlan la escala de
la imagen (I) del patrón luminoso característico. En lugar de una
lente líquida basada en el efecto de electrowetting como la
citada puede utilizarse como elemento reconfigurable (21) cualquier
otro elemento o componente óptico capaz de focalizar con potencia
variable, como por ejemplo un tambor de lentes de diferentes
potencias o una lente de Álvarez, entre otras muchas
posibilida-
des.
des.
- Un elemento sensible a la radiación luminosa
que actúa como detector (4), como por ejemplo una matriz CCD, CMOS o
de fotodiodos.
- Una unidad de procesamiento (5), sea sobre un
chip integrado o mediante el uso de un dispositivo informático.
- Una unidad de control (6) capaz de actuar
simultáneamente, y de manera coordinada, sobre las características
de los elementos reconfigurables de los dispositivos (1) y (2). Esto
puede realizarse, por ejemplo, mediante el uso de chips integrados o
sistemas informáticos.
- La unión de los elementos (5) y (6) puede
obtenerse, evidentemente, mediante sistemas informáticos (7), que
permiten además el cálculo y visualización de la forma del frente de
onda (F).
Otro ejemplo de realización es el indicado en la
Figura 3, en la cual se representan las configuraciones del sistema
en dos instantes distintos. En una primera configuración,
determinada por el controlador (6), el frente de onda (A) es
muestreado por el elemento (1) en una configuración determinada que
proporciona el patrón de irradiancia (P1). El módulo (2), con el
elemento reconfigurable (21) en la configuración adecuada, forma una
imagen (I1) de este primer patrón de irradiancia sobre el detector
(4). Cambiando mediante el controlador (6) la configuración del
elemento reconfigurable (21) se forma una imagen (I2) del patrón de
irradiancia (P2) existente en otro plano sobre el detector (4).
Entre una y otra configuración del elemento (21), el elemento
reconfigurable (11) del subsistema (1) puede permanecer constante o
cambiar sus características. En cualquiera de los casos el sistema
(5), a partir del análisis de los patrones I1 y/o I2, calcula la
forma de la aberración (F) del frente de onda (A).
El análisis de los patrones de irradiancia I1 e
I2 permite, entre otras ventajas, asignar unívocamente cada
distribución focal presente en los mismos a la microlente o abertura
del subsistema de muestreo (1) que la produce. Esto es así debido al
hecho de que el centroide de la distribución de irradiancia
producida por cualquier abertura o microlente se propaga en línea
recta en medios homogéneos.
En este documento el término "lente" se
entiende en su acepción amplia, que incluye no sólo los modelos de
lentes simples, talladas en un mismo tipo de vidrio, sino también
cualquier combinación de las mismas usual en diseño óptico para
mejorar sus características de focalización y disminuir sus
aberraciones, como por ejemplo a los dobletes acromáticos. Asimismo,
se incluyen bajo la denominación genérica de "lente" las lentes
difractivas, las de gradiente de índice y las fabricadas mediante
cualquier combinación de esas tecnologías.
En una implementación particular de este
dispositivo, a modo de ejemplo, se utilizan, con sus
correspondientes soportes optomecánicos, componentes con las
siguientes características técnicas.
(12) y (15): polarizadores lineales montados
sobre soportes rotatorios de 2.54 cm de diámetro.
(13) y (14): láminas de retardo de fase de orden
0 para la longitud de onda central del haz que se desea corregir,
montadas sobre soportes rotatorios de 2.54 cm de diámetro.
(11): pantalla de cristal líquido tipo TNLCD
(Twisted-Nematic Liquid Crystal Display), que para
operar con luz de longitud de onda 514 nm tendrá preferentemente
unas características tales como un giro molecular \alpha = -1.594
rad, birrefrigencia máxima a 514 nm \beta = 2.92 radianes,
orientación del director molecular respecto al eje vertical \gamma
= 0.792 rad, con 832 x 624 píxeles de 26.7 micras por 21.3 micras,
siendo el periodo entre píxeles de 32 micras tanto en horizontal
como en vertical, y un tamaño total de 2.8 cm por 2.1 cm, colocando
los polarizadores lineales con sus ejes de transmisión orientados
según los ángulos (12)= -25º, (15)= -51º; y las láminas de retardo
de fase con sus ejes lentos orientados según los ángulos (13)= -28º,
(14)= 17º, todos ellos medidos con respecto a un sistema de
referencia que tiene su eje horizontal orientado en la dirección del
director molecular a la entrada de la pantalla TNLCD, utilizando
láminas de cuarto de onda de cuarzo, de orden 0 para la longitud de
onda 514 nm.
(22), (23), (24): dobletes acromáticos de 5,08
cm de diámetro y distancias focales 10, 15 y 10 cm,
respectivamente.
(21): lente líquida basada en el efecto de
electrowetting (modelo ARTIC 314 de Varioptics) de diámetro
2.50 mm, cuya potencia óptica puede variar entre -2 y 10 dioptrías
mediante la aplicación de un voltaje en un rango de decenas de
Voltio.
(4): cámara CCD de barrido progresivo.
(5), (6) y (7): ordenador personal.
Claims (25)
1. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables que utiliza un
elemento óptico reconfigurable (11) como parte de un subsistema de
muestreo (1), de tipo Hartmann o Hartmann-Shack,
otro elemento óptico reconfigurable (21) como parte de un subsistema
óptico de traslado (2), y un detector de radiación (4) como parte
del subsistema de detección y control, caracterizado porque
las propiedades de sensibilidad y rango dinámico del sistema de
medida se pueden modificar de forma dinámica sin necesidad de
desplazar el detector (4).
2. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según la
reivindicación 1, caracterizado por medir las aberraciones
haciendo uso de un subsistema óptico de muestreo (1) que comprende
medios para hacer pasar el haz de luz u otra radiación
electromagnética por el elemento reconfigurable (11) que muestrea el
frente de onda incidente y forma un patrón de irradiancia (P),
adecuado para la medida de aberraciones, a una distancia axial
variable y controlable.
3. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por medir las aberraciones haciendo uso de un subsistema óptico de
traslado (2) que comprende un elemento óptico reconfigurable (21)
que varía sus propiedades ópticas, y medios para hacer pasar la
radiación a través del elemento reconfigurable, a fin de trasladar
los patrones de irradiancia (P) generados por el sistema anterior
(1) formando una imagen (I) sobre un detector (4) cuya posición es
fija.
4. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por medir las aberraciones haciendo uso de un subsistema de
detección y control que comprende medios (4) para detectar la
radiación procedente de la zona de muestreo a través del sistema de
traslado, y medios (5) para el procesado de estos datos y para el
control (6) de los elementos reconfigurables (11) y (21).
5. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que el elemento reconfigurable (11) contiene subpupilas para el
muestreo del haz y funciona como un sensor de gradiente del frente
de onda tipo Hartmann, en el que las subpupilas de muestreo son
aberturas, o como un sensor Hartmann-Shack, en el
que las subpupilas de muestreo son microlentes, obteniéndose la
medida de la aberración (F) del haz incidente (A) a partir de las
modificaciones sufridas por las distribuciones de irradiancia
producidas por las subpupilas de muestreo del haz.
6. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según la
reivindicación 5, caracterizado por que las propiedades de
las subpupilas de muestreo se modifican para adaptar su posición,
tamaño, número, geometría, distancia focal y eficiencia difractiva a
las particulares características del frente de onda cuya aberración
se desea medir.
7. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que el dispositivo reconfigurable (2) contiene una lente (21)
que modifica su distancia focal de tal forma que el subsistema de
traslado siempre forma una imagen (I) de la distribución de
irradiancia (P) producida por el subsistema de muestreo (1) sobre el
detector (4), independientemente de las modificaciones introducidas
en el módulo reconfigurable (11) y sin necesidad de desplazar el
detector (4).
8. Procedimiento para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
por que la variación de la potencia de la lente variable (21) en el
sistema reconfigurable (2), acompañada o no de la variación de las
distancias focales de las microlentes del sistema reconfigurable
(1), permite asignar cada uno de los focos del patrón de irradiancia
a la microlente o abertura correspondiente, eliminando de este modo
ambigüedades, mediante una adecuada comparación de los dos patrones
de irradiancia (I1) e (I2) formados en dos planos (P1) y (P2)
situados a diferente distancia del módulo de muestreo (1), cuyas
imágenes se forman sobre el detector (4) mediante el cambio de
potencia de la lente variable (21).
9. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, descrito en las
reivindicaciones anteriores, que comprende un elemento óptico
reconfigurable (11) como parte de un subsistema de muestreo (1), de
tipo Hartmann o Hartmann-Shack, otro elemento óptico
reconfigurable (21) como parte de un subsistema óptico de traslado
(2), y un detector (4) como parte del subsistema de detección y
control, caracterizado porque las propiedades de sensibilidad
y rango dinámico del sistema de medida se pueden modificar de forma
dinámica sin necesidad de desplazar el detector (4).
10. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según la reivindicación 9,
caracterizado por que en el elemento reconfigurable (11) se
codifican las microlentes de un sensor
Hartmann-Shack con distancia focal variable de forma
controlada.
11. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
9 y 10, caracterizado por que el elemento óptico
reconfigurable (21) del sistema de traslado (2) está constituido por
una lente variable que modifica su distancia focal, a fin de
trasladar los patrones de irradiancia (P) generados por las
microlentes y formar su imagen (I) sobre un plano (3) cuya posición
es fija.
12. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
9 a 11, caracterizado por que comprende medios (4) para
detectar la distribución de irradiancia generada por las microlentes
y el sistema de traslado sobre el plano fijo (3), y medios (5) para
procesar los datos de la citada distribución de irradiancia, a fin
de determinar la aberración del haz (F).
13. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que el elemento reconfigurable
(11) que se utiliza para el muestreo del frente de onda comprende
una pantalla de cristal líquido.
14. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según la reivindicación 13,
caracterizado por que la pantalla de cristal líquido es del
tipo TNLCD (Twisted-Nematic Liquid Crystal
Display).
15. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
13 o 14, caracterizado por que se aplica a cada píxel de la
pantalla de cristal líquido el nivel de voltaje adecuado para
modificar su birrefringencia de forma tal que en cada píxel se
induce un cambio del estado de polarización de la onda incidente,
cambio de estado que da lugar, en combinación con un polarizador
(12) y una lámina de cuarto de onda (13) situados delante de la
pantalla y otra lámina de cuarto de onda (14) y polarizador (15)
situados después de ella al cambio de fase adecuado en cada píxel
para codificar las subpupilas del sensor
Hartmann-Shack.
16. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que se emplean medios ópticos
(8) que comprenden lentes y/o espejos para formar una imagen del
frente de onda que se pretende caracterizar sobre el elemento
reconfigurable (11) para la medida de la aberración.
17. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que el dispositivo
reconfigurable (2) que se utiliza para adaptar el sistema óptico de
traslado incluye al menos una lente de focal variable (21).
18. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que los medios ópticos (2) para
formar el subsistema de traslado comprenden una lente de focal
variable (21) en el foco imagen de una lente (22), seguida de un par
de lentes (23) y (24) que controlan la escala de la imagen (I) del
patrón de irradiancia característico.
19. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que los medios (4) para
detectar la distribución de irradiancia comprenden un detector de
radiación tipo CCD (Charge coupled device) o CMOS (Complementary
Metal Oxide Semiconductor).
20. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento de óptica adaptativa para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según
cualquiera de las reivindicaciones 9 a 19, caracterizado por
que comprende medios ópticos adecuados para eliminar o atenuar los
órdenes de difracción no deseados producidos por la estructura
pixelada del elemento reconfigurable (11), si la tuviere, y por el
procedimiento utilizado para codificar la fase en dicho
elemento.
21. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento de óptica adaptativa para la medida de aberraciones
ópticas con sensibilidad y rango dinámico variables, según la
reivindicación 20, caracterizado por que la propia lente
variable (21) del sistema óptico de traslado (2) elimina o atenúa
los órdenes de difracción no deseados producidos por la estructura
pixelada del elemento reconfigurable (11), si la tuviere, y por el
procedimiento utilizado para codificar la fase en dicho
elemento.
22. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por utilizar un
elemento reconfigurable (11) que funciona por reflexión en vez de
por transmisión y por utilizar adicionalmente un divisor de haz que
posibilita el redireccionamiento de los haces de radiación para
adaptar el sistema a esta geometría.
23. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según la reivindicación 22,
caracterizado por hacer incidir el haz con una pequeña
inclinación sobre el elemento reconfigurable (11), aprovechando la
separación espacial producida por su diferente dirección de
propagación y evitando así el uso del divisor de haz.
24. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que una o más de las lentes que
contiene el mismo se sustituyen por espejos de la misma distancia
focal que aquéllas.
26. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con
sensibilidad y rango dinámico variables, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por que la adquisición secuencial
de dos patrones de irradiancia existentes en dos planos situados a
diferente distancia axial del subsistema de muestreo (1), mediante
la correspondiente variación de la distancia focal de la lente
variable (21) del subsistema de traslado para mantener el mismo
plano de salida (3), y acompañada o no de una variación de la
distancia focal de las microlentes en el elemento reconfigurable
(11), permite asignar cada uno de los focos del patrón de
irradiancia a la microlente o abertura de la que procede mediante
una adecuada comparación de los dos patrones obtenidos y a partir de
ello calcular la aberración.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201000291A ES2365094B2 (es) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. |
| PCT/ES2011/070151 WO2011110714A1 (es) | 2010-03-09 | 2011-03-08 | Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201000291A ES2365094B2 (es) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2365094A1 true ES2365094A1 (es) | 2011-09-22 |
| ES2365094B2 ES2365094B2 (es) | 2012-05-03 |
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ID=44544649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201000291A Active ES2365094B2 (es) | 2010-03-09 | 2010-03-09 | Procedimiento para la medida de aberraciones ópticas con rango y sensibilidad variables mediante dos elementos ópticos reconfigurables y dispositivo para su realización. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2365094B2 (es) |
| WO (1) | WO2011110714A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2458919A1 (es) * | 2013-07-17 | 2014-05-07 | Universidade De Santiago De Compostela | Dispositivo y procedimiento de medida de frente de onda |
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| US20030107814A1 (en) * | 2001-12-11 | 2003-06-12 | Altmann Griffith E. | Method and apparatus for improving the dynamic range and accuracy of a Shack-Hartmann wavefront sensor |
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2010
- 2010-03-09 ES ES201000291A patent/ES2365094B2/es active Active
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2011
- 2011-03-08 WO PCT/ES2011/070151 patent/WO2011110714A1/es active Application Filing
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| ES2458919A1 (es) * | 2013-07-17 | 2014-05-07 | Universidade De Santiago De Compostela | Dispositivo y procedimiento de medida de frente de onda |
| WO2015007937A1 (es) * | 2013-07-17 | 2015-01-22 | Universidade De Santiago De Compostela | Dispositivo y procedimiento de medida de frente de onda |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2365094B2 (es) | 2012-05-03 |
| WO2011110714A1 (es) | 2011-09-15 |
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Legal Events
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