FR2665955A1 - Opto-electronic analyser for wave surfaces with microlens mosaics - Google Patents
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Abstract
Description
Analyseur opto electronique de surfaces
d'onde à mosaïque de micro-lentilles
La presente invention concerne un dispositif optique analyseur de surfaces d'onde permettant d'analyser les perturbations d'une telle surface d'onde qui nuisent à sa parfaite focalisation. Ces perturbations, ou aberrations, peuvent être dues à l'instrument optique lui-même ou provoquees par la propagation dans l'atmosphère.Optoelectronic surface analyzer
micro-lens mosaic wave
The present invention relates to an optical device for analyzing wave surfaces for analyzing the disturbances of such a wave surface that interfere with its perfect focus. These disturbances, or aberrations, may be due to the optical instrument itself or caused by propagation in the atmosphere.
Le dispositif propose est destine à commander un miroir deformable qui compense les defauts de la surface d'onde ou à fournir les informations necessaires à la correction des images par le calcul. The proposed device is intended to control a deformable mirror which compensates for the defects of the wave surface or to provide the information necessary for the correction of the images by the calculation.
Par analyse de surfaces d'onde, on entend la mesure de la répartition des écarts de phase de l'onde issue d'un système optique par rapport à une surface d'onde de référence qui serait celle produite par le système optique s'il était parfait. L'onde peut être perturbée par les aberrations de l'instrument (par exemple, pour un grand miroir, par les déformations de sa surface sous l'effet de diverses contraintes mécaniques ou thermiques, ou, pour un système mosaïque composé de miroirs multiples, par les déplacements relatifs des composants) ou par des phénomènes liés à la propagation dans l'atmosphère (turbulence, défocalisation thermique). By wave surface analysis is meant the measurement of the distribution of the phase deviations of the wave coming from an optical system with respect to a reference wave surface that would be that produced by the optical system if was perfect. The wave can be disturbed by the aberrations of the instrument (for example, for a large mirror, by the deformations of its surface under the effect of various mechanical or thermal stresses, or, for a mosaic system composed of multiple mirrors, by the relative displacements of the components) or by phenomena related to the propagation in the atmosphere (turbulence, thermal defocusing).
L'intérêt d'une analyse en temps réel est de pouvoir appliquer instantanément une correction à l'aide d'un miroir déformable ou plus généralement d'une optique adaptative et donc d'annuler les effets des perturbations mentionnées ci-dessus. The advantage of a real-time analysis is to be able to instantly apply a correction using a deformable mirror or more generally an adaptive optics and thus to cancel the effects of the disturbances mentioned above.
Cette technique a actuellement deux types d'applications nécessitant toutes deux une très haute résolution spatiale (inférieure ou égale à 100 rad), le pointage fin de faisceaux lasers, et l'imagerie à très longue distance (astronomie, observation de satellites, ...). This technique currently has two types of applications both requiring a very high spatial resolution (less than or equal to 100 rad), the fine pointing of laser beams, and very long distance imaging (astronomy, satellite observation, .. .).
Dans le cas de l'imagerie, la connaissance de la perturbation de la surface d'onde au moment de la prise d'image permet également d'effectuer en temps quasi-réel ou différé une correction numérique des images perturbées. Cette correction est complémentaire de la compensation par une optique adaptative lorsque celle-ci n'est pas parfaite. In the case of imaging, the knowledge of the disturbance of the wave surface at the time of imaging also makes it possible to perform, in near real-time or deferred, a digital correction of the disturbed images. This correction is complementary to the compensation by an adaptive optics when it is not perfect.
ANALYSE DE SURFACE D'ONDE SELON LA METHODE DE HARTMANN-SHACK
La méthode de Hartmann est une ancienne méthode de contrôle optique reposant sur la notion de rayon lumineux. Son perfectionnement et son adaptation aux moyens de mesure électrooptiques modernes ont été proposes par Shack. La référence "J.W. Wyant, Phase measurement systems for adaptive optics, Agard
Conference Proceedings nO 300, Monterey, 1981" contient une revue des divers moyens de contrôle de surface d'onde.WAVE SURFACE ANALYSIS ACCORDING TO THE HARTMANN-SHACK METHOD
Hartmann's method is an old optical control method based on the notion of light ray. Its improvement and its adaptation to the modern electrooptical measuring means have been proposed by Shack. The reference "JW Wyant, Phase measurement systems for adaptive optics, Agard
Conference Proceedings No. 300, Monterey, 1981 "contains a review of the various means of controlling the wave area.
Il est connu de détecter la distorsion de phase d'une surface d'onde au moyen de lentilles et de détecteurs. Chaque lentille définit une zone à l'intérieur de la pupille, appelée sous-pupille. It is known to detect the phase distortion of a wave surface by means of lenses and detectors. Each lens defines an area within the pupil, called subpupillus.
Le but du dispositif est de mesurer la pente locale de l'onde à l'intérieur de chacune de ces sous-pupilles. Leur nombre doit être suffisant pour que la surface d'onde soit correctement échantillonnée ; ce nombre dépend de la nature et de l'amplitude des aberrations présentes dans le système.The purpose of the device is to measure the local slope of the wave inside each of these sub-pupils. Their number must be sufficient for the wavelength to be correctly sampled; this number depends on the nature and the amplitude of the aberrations present in the system.
Ces dispositifs de l'art antérieur ne fonctionnent que si la source est quasiment ponctuelle. I1 se forme alors au foyer de chaque lentille une image qui est approximativement la tache de diffraction de la sous-pupille. Tout déplacement de cette tache traduit un basculement de la pente moyenne de la surface d'onde à l'intérieur de la pupille. La mesure précise de cette pente suppose que le système ait préalablement été etalonné à l'aide d'une onde plane permettant de déterminer la position nominale de chacune des taches. Dans les dispositifs connus le déplacement de chaque image ponctuelle est mesuré à l'aide d'un capteur écartométrique utilisant un détecteur à quatre quadrants.Ce type de mesure implique de disposer d'autant de détecteurs à quatre quadrants que de sous-pupilles, soit typiquement 4P2 détecteurs si PxP est le nombre de sous-pupilles. Pour des valeurs de P supérieures à quelques unités il devient pratiquement impossible de focaliser chaque tache au centre d'un groupe de quatre détecteurs. These devices of the prior art only work if the source is almost punctual. At the focus of each lens is formed an image which is approximately the diffraction spot of the sub-pupil. Any displacement of this spot reflects a tilting of the average slope of the wave surface inside the pupil. The accurate measurement of this slope assumes that the system has previously been calibrated using a plane wave to determine the nominal position of each of the spots. In the known devices, the displacement of each point image is measured using a deviation sensor using a four-quadrant detector. This type of measurement involves having as many four quadrant detectors as there are sub-pupil detectors. typically 4P2 detectors if PxP is the number of sub-pupils. For values of P greater than a few units it becomes practically impossible to focus each spot at the center of a group of four detectors.
I1 est également connu de recevoir chaque image formée par une lentille sur une pluralité de détecteurs jointifs formant une matrice de détecteurs. La position de chaque tache s'obtient en calculant le centre de gravité des signaux délivrés par chacun des détecteurs de la matrice considérée. Une précision égale à une fraction du pas des détecteurs dans la matrice peut ainsi être obtenue. It is also known to receive each image formed by a lens on a plurality of contiguous detectors forming a matrix of detectors. The position of each spot is obtained by calculating the center of gravity of the signals delivered by each of the detectors of the considered matrix. An accuracy equal to a fraction of the pitch of the detectors in the matrix can thus be obtained.
LE PROBLEME DES OBJETS ETENDUS ET PEU CONTRASTES
Pour fonctionner convenablement, le dispositif connu nécessite la présence d'une source ponctuelle, il perd de son intérêt quand il faut effectuer l'analyse de surfaces d'onde à partir du rayonnement émis par un objet étendu que l'on cherche à analyser ou à pointer.THE PROBLEM OF EXTENDED AND LITTLE CONTRAST OBJECTS
To function properly, the known device requires the presence of a point source, it loses its interest when it is necessary to perform the analysis of wave surfaces from the radiation emitted by an extended object that one seeks to analyze or to point.
Dans le cas d'objets étendus et peu contrastés, la technique de recherche du centre de gravité peut conduire à des résultats erronnés. En effet, dans ce cas, l'information est dans le déplacement des détails car le fond continu donne toujours la même contribution. In the case of extended and low-contrast objects, the center of gravity search technique can lead to erroneous results. Indeed, in this case, the information is in the movement of details because the continuous background always gives the same contribution.
L'objet de l'invention est un dispositif d'analyse de surfaces d'onde qui permet de travailler avec le rayonnement d'une source étendue. Toutefois, comme on le verra, celle-ci ne doit pas être totalement uniforme. The object of the invention is a device for analyzing wave surfaces that makes it possible to work with the radiation of an extended source. However, as we will see, this one must not be totally uniform.
Pour travailler avec de tels objets, il faut filtrer le fond continu, il est alors nécessaire d'effectuer une transformation de
Fourier de l'image. L'énergie du fond continu se concentre dans la fréquence zéro alors que les détails de l'objet contribuent aux fréquences plus élevées.To work with such objects, it is necessary to filter the continuous background, it is then necessary to carry out a transformation of
Fourier of the image. Continuous background energy is concentrated in the zero frequency while object details contribute to the higher frequencies.
Si l'objet est étendu, les images formées au foyer de chaque petite lentille vont se superposer : il devient alors très difficile de distinguer les contributions de chacune des lentilles et de mesurer le déplacement des images. Pour éviter ce phénomène, on place un diaphragme de champ au foyer du télescope donc dans le plan de l'image. Ce diaphragme est rectangulaire de telle manière que les images qu'en donne chaque petite lentille soient juste jointives. Le déplacement de chacune de ces petites images à l'intérieur de la zone délimitée par le diaphragme permet de remonter aux pentes locales de la surface d'onde. If the object is extended, the images formed at the focus of each small lens will be superimposed: it becomes very difficult to distinguish the contributions of each of the lenses and to measure the displacement of the images. To avoid this phenomenon, a field diaphragm is placed in the focus of the telescope, thus in the plane of the image. This diaphragm is rectangular in such a way that the images given by each small lens are just contiguous. The displacement of each of these small images inside the zone delimited by the diaphragm makes it possible to go up to the local slopes of the wave surface.
Il est intéressant d'adapter la taille du diaphragme de champ de manière telle que les images de celui-ci aient des bords jointifs. Les défauts que peuvent présenter les bords des images du diaphragme se compensent (au moins partiellement) et les détails de l'objet se déplacent sur un fond quasiment uniforme. It is interesting to adapt the size of the field diaphragm so that the images of the field diaphragm have contiguous edges. The defects that can present the edges of the images of the diaphragm compensate (at least partially) and the details of the object move on an almost uniform bottom.
On supposera que l'image I(x) donnée par une sous-pupille se compose d'une fond continu C et d'un détail représenté par f(x). Si a est la position de ce détail, l'image est représentée par
I(x) = C eC+6(x-a)*f(x)
Sa transformée de Fourier est égale à E( ) 6(u)+e2 tiua.%(u)
En posant
on obtient
I (x) = C eC + 6 (xa) * f (x)
Its Fourier transform is equal to E () 6 (u) + e2 tiua.% (U)
By asking
we obtain
A une fréquence u0 non nulle, la phase de I(u) est donc, à #(u0) près, proportionnelle à a. Le terme (uO) est un biais constant que l'on retrouve dans toutes les sous-pupilles ; on ne détermine donc la pente de la surface d'onde qu a une constante près, et donc la surface d'onde n'est connue qu'à un basculement près. Ceci est sans conséquence sur la restauration des images que ce soit par le calcul ou par une optique adaptative puisque ce basculement se traduit par une simple translation de l'image. At a non-zero frequency u0, the phase of I (u) is then, to # (u0), proportional to a. The term (uO) is a constant bias found in all sub-pupils; the slope of the wave surface is therefore determined only at a constant, and therefore the wave surface is known only at a close tilt. This has no consequence on the restoration of the images either by the computation or by an adaptive optics since this changeover is translated by a simple translation of the image.
A partir de la relation (1) précédente, le déphasage s'obtient par
<SEP> partie <SEP> imaginaire <SEP> (u0)
<tb> (2) <SEP> 2 <SEP> çuoa+ <SEP> T <SEP> (uO) <SEP> w <SEP> Arc <SEP> tg <SEP> partie <SEP> réelle <SEP> (u <SEP> )
<tb> <SEP> partie <SEP> réelle
<tb>
En pratique l'image donnée par une sous-pupille est échantillonnée par les détecteurs de la mosaïque.Soient X et Y les dimensions (en nombre de détecteurs) de la zone de la mosaïque affectée à une sous-pupille et soit m (x,y) le signal du détecteur de coordonnées x et y avec 1 # y # Y
Soit p la période exprimée en nombre de détecteurs de la fréquence que l'on cherche à calculer, la transformée de Fourier de l'image à la fréquence u0 = I/p est selon l'axe réel u
<tb> (2) <SEP> 2 <SEP> eacoa + <SEP> T <SEP> (uO) <SEP> w <SEP> Arc <SEP> tg <SEP> part <SEP> actual <SEP> (u <SEP>)
<tb><SEP> real <SEP> part
<Tb>
In practice, the image given by a sub-pupil is sampled by the detectors of the mosaic. Let X and Y be the dimensions (in number of detectors) of the zone of the mosaic assigned to a sub-pupil and let m (x, y) the x and y coordinate detector signal with 1 # y # Y
Let p be the period expressed in number of detectors of the frequency that we want to calculate, the Fourier transform of the image at the frequency u0 = I / p is according to the real axis u
En tenant compte du fait que la sous-pupille est centrée sur X = X 1 I Y =Y+ 1
c 2 et en prenant ce point pour origine, la transformée de Fourier s'écrit
en posant
le déphasage recherché s'écrit donc
c 2 and taking this point for origin, the Fourier transform is written
by asking
the desired phase shift is therefore written
Le déphasage selon l'axe v s'écrit
en posant
by asking
La recherche du déplacement des images par le calcul de la
Transformée de Fourier peut être comparée au passage de celles-ci devant une grille, cette grille ayant pour pas la période des sinus et cosinus employés. On peut penser que plus la grille est fine, plus le calcul est sensible. Une valeur de p égale à 4 semble être intéressante (les Cx et Sx valent alors 1, O ou -1). The search of the displacement of the images by the calculation of the
Fourier Transform can be compared to the passage of these in front of a grid, this grid having for not the period of the sines and cosines used. We can think that the more the grid is fine, the more the calculation is sensitive. A value of p equal to 4 seems to be interesting (the Cx and Sx are then equal to 1, 0 or -1).
Conformément à l'invention, un système de correction de surfaces d'onde comprend une optique adaptative, un détecteur de distorsion de phase d'une surface d'onde et il est caractérisé en ce qu'il comprend une mosaïque de micro-lentilles, une mosaïque de détecteurs située dans le plan focal de la mosaïque de micro-lentilles, lesdits détecteurs délivrant des signaux électriques, un dispositif de calcul de la transformée de Fourier desdits signaux et des moyens d'appliquer à ladite optique adaptative ladite transformée de Fourier. According to the invention, a wave area correction system comprises an adaptive optics, a phase distortion detector of a wave surface and is characterized in that it comprises a mosaic of microlenses, a mosaic of detectors located in the focal plane of the micro-lens mosaic, said detectors delivering electrical signals, a device for calculating the Fourier transform of said signals and means for applying to said adaptive optics said Fourier transform.
L'invention va être maintenant décrite en détail en relation avec les dessins annexés dans lesquels
- la Fig. 1 représente un détecteur de distorsion de phase dans un système correcteur d'images de l'art antérieur,
- la Fig. 2 représente le détecteur de distorsion de phase à mosaïque de micro-lentilles et mosaïque associés de micro détecteur conforme à l'invention
- la Fig. 3 représente la mosalque de micro-lentilles réalisée au moyen d'un ensemble de deux réseaux de lentilles cylindriques
- Les Figs. 4A, 4B et 4C représentent les étapes de la réalisation par moulage d' une mosaïque de micro-lentilles
- La Fig. 5 représente un analyseur de surfaces d'onde compact et
- La Fig. 6 représente, sous la forme d'un diagramme de blocs, les dispositifs de traitement en temps réel du signal de l'analyseur.The invention will now be described in detail in connection with the accompanying drawings in which
FIG. 1 represents a phase distortion detector in an image correcting system of the prior art,
FIG. 2 shows the mosaic phase distortion detector of micro-lenses and mosaic associated microdevector according to the invention
FIG. 3 represents the micro-lens mosaic made by means of a set of two cylindrical lens networks.
- Figs. 4A, 4B and 4C represent the stages of the production by molding of a mosaic of microlenses
FIG. 5 represents a compact wave area analyzer and
FIG. 6 represents, in the form of a block diagram, the real-time processing devices of the signal of the analyzer.
En se référant à la Fig.l qui rappelle l'art antérieur, on a représenté un objectif 10 à la pupille d'entrée d'un système optique téléscopique, objectif qui fournit une image non corrigée d'un objet distant dans le plan focal il du système optique. Cette image peut être gravement distordue à cause de basculements et de décalages de phase aléatoires du front d'onde produits par la turbulence de l'atmophère ou les aberrations du système otpique. Referring to Fig. 1 which recalls the prior art, there is shown an objective 10 at the entrance pupil of a telescopic optical system, which objective provides an uncorrected image of a distant object in the focal plane he of the optical system. This image can be severely distorted due to random wavefront tilts and phase shifts produced by atmospheric turbulence or aberrations of the otpic system.
Dans la Fig.1, le télescope est utilisé comme instrument optique à réfraction mais bien entendu, l'art antérieur s'applique également aux systèmes optiques télescopiques à réflexion. Une lentille de champ 12 et une lentille relais 13 sont associées à l'objectif 10 pour produire une image du front d'onde reçu par la pupille d'entrée sur un dispositif correcteur de phase 14 tel qu'un miroir déformable. L'image du front d'onde produite sur le dispositif correcteur de phase 14 permet à ce dernier de modifier sélectivement la phase des éléments de surface du front d'onde. Le front d'onde est réfléchi sur la surface du miroir déformable 14 vers un séparateur de faisceau 15 qui sépare le faisceau en un premier faisceau qui est focalisé par une lentille 16 sur un détecteur d'image 17 et en un second faisceau qui est focalisé par une lentille 18 sur un détecteur de distorsion de phase 2.Ce détecteur de distorsion de phase 2 commande le dispositif correcteur de phase 14 par l'intermédiaire du processeur de données 19. In Fig.1, the telescope is used as a refractive optical instrument but of course the prior art also applies to telescopic optical reflection systems. A field lens 12 and a relay lens 13 are associated with the objective 10 to produce an image of the wavefront received by the entrance pupil on a phase correction device 14 such as a deformable mirror. The image of the wavefront produced on the phase correction device 14 allows the latter to selectively modify the phase of the surface elements of the wavefront. The wavefront is reflected on the surface of the deformable mirror 14 to a beam splitter 15 which separates the beam into a first beam which is focused by a lens 16 on an image detector 17 and a second beam which is focused. by a lens 18 on a phase distortion detector 2.This phase distortion detector 2 controls the phase corrector device 14 via the data processor 19.
Le dispositif correcteur de phase 14 peut être un miroir piézoélectrique déformable. Le dispositif de détection de distorsion de phase est dans l'art antérieur (brevet américain
US-A-3 923 400 et demandes de brevet français N" 2.564.265 du
11 Mai 1984 et N084-09425 du 15 Juin 1984) un interféromètre à dédoublement latéral. The phase corrector device 14 may be a deformable piezoelectric mirror. The device for detecting phase distortion is in the prior art (US Pat.
US-A-3,923,400 and French Patent Application No. 2,564,265 of US Pat.
11 May 1984 and N084-09425 of June 15, 1984) a lateral split interferometer.
La Fig.2 représente le détecteur de distorsion de phase 2. I1 comprend essentiellement une mosaïque 20 de micro-lentilles 21 et une mosaïque 25 de micro-détecteurs 26. Dans le plan de la lentille 12' est situé un diaphragme 28. La Fig.2 représente également la surface d'onde 29 et la position de l'image avec aberrations 30 et sans aberrations. Fig.2 shows the phase distortion detector 2. It essentially comprises a mosaic of micro-lenses 21 and a mosaic of micro-detectors 26. In the plane of the lens 12 'there is located a diaphragm 28. The FIG. .2 also represents the wave area 29 and the position of the image with aberrations 30 and without aberrations.
La petitesse des lentilles 21 composant la mosaïque 20 (quelques centaines de pm) et leur grand nombre (typiquement 1000) font qu'il est impossible de réaliser ces lentilles par les techniques traditionnelles. Ces lentilles 21 sont très peu ouvertes (F/100) et l'on est donc peu exigeant sur leur qualité optique. The smallness of the lenses 21 composing the mosaic 20 (a few hundred pm) and their large number (typically 1000) make it impossible to achieve these lenses by traditional techniques. These lenses 21 are very little open (F / 100) and one is therefore little demanding on their optical quality.
L'emploi de techniques non conventionnelles est envisageable.The use of unconventional techniques is possible.
La Fig. 3 représente la mosaïque de micro-lentilles (20) réalisée au moyen d'un ensemble de deux reseaux 32-33 de lentilles cylindriques croisés constituant un réseau de lentilles quasi-sphériques. La focale des lentilles ainsi obtenue est trop courte pour son application à l'invention. Pour augmenter cette focale, il suffit de diminuer la puissance des lentilles cylindriques en collant les deux réseaux avec une colle d'indice voisin du leur. Plusieurs réalisations satisfaisantes ont ainsi été obtenues par le demandeur. Une grille 34 protège les détecteurs contre la lumière parasite, produite par les bords des micro-lentilles
Le principal problème posé par l'utilisation des réseaux de lentilles cylindriques est leur géométrie figée. Dans le but d'être mature du pas des mosaïques, de leur focale et du matériau employé, une technique de moulage peut être employée.Le moule 40 est réalisé en faisant une série d'empreintes 35 d'une bille 36 à l'aide d'une machine à commande numérique sur un support doré 37.Fig. 3 represents the micro-lens mosaic (20) produced by means of a set of two networks 32-33 of crossed cylindrical lenses constituting a network of quasi-spherical lenses. The focal length of the lenses thus obtained is too short for its application to the invention. To increase this focal length, it suffices to reduce the power of the cylindrical lenses by gluing the two networks with an adhesive of index close to theirs. Several satisfactory achievements have thus been obtained by the applicant. A grid 34 protects the detectors against the stray light produced by the edges of the micro-lenses
The main problem posed by the use of cylindrical lens arrays is their fixed geometry. In order to be mature of the pitch of the mosaics, their focal length and the material employed, a molding technique can be employed. The mold 40 is made by making a series of impressions of a ball 36 using of a numerically controlled machine on a gold support 37.
Une résine 38 d'indice nlest ensuite coulée dans le moule 40. Le diamètre et l'ouverture de ces lentilles étant faibles, leur flèche au bord est très faible (de l'ordre du pm). Afin d'être moins sensible aux défauts du moulage, on réalise des lentilles de flèche plus forte, celle-ci étant compensée par le moulage sur le réseau d'une résine 39 d'indice n2 voisin de celui de la première (Figs.4A, 4B et 4C).A resin 38 index is then cast in the mold 40. The diameter and the opening of these lenses being low, their arrow at the edge is very low (of the order of pm). In order to be less sensitive to defects in the molding, stronger deflection lenses are made, this being compensated by the molding on the network of a resin 39 of index n2 close to that of the first (FIGS. , 4B and 4C).
Le dispositif compact d'analyse de surfaces d'onde de la Fig. The compact device for analyzing wave surfaces of FIG.
5 se compose de deux parties principales : une première partie opto-mécanique 41 et une partie d'analyse optique 42.5 consists of two main parts: a first opto-mechanical part 41 and an optical analysis part 42.
La partie opto-mécanique comprend le diaphragme de champ 28 qui est un cache métallique réalisé par électro-érosion, la lentille de champ 12, une lentille intermédiaire 43 dont le foyer se trouve sur le diaphragme, la grille 34 et la mosaïque de micro-lentilles 20. The opto-mechanical part comprises the field diaphragm 28 which is a metal cover made by electro-erosion, the field lens 12, an intermediate lens 43 whose focus is on the diaphragm, the grid 34 and the micro-mosaic. lenses 20.
La deuxième partie est une caméra à bas niveau de lumière. Son premier étage est un amplificateur de brilla ce 44 qui sert également d'obturateur rapide pour l'observation de déformations évolutives. Il est couplé par un réducteur à fibres optiques 45 à une mosaïque de détecteurs CCD 25. Ce deuxième ensemble est lié rigidement à la partie optique. The second part is a low light level camera. Its first stage is a brilla amplifier 44 which also serves as a fast shutter for the observation of evolutionary deformations. It is coupled by a fiber optic reducer 45 to a mosaic of CCD detectors 25. This second set is rigidly connected to the optical part.
Le dispositif effectuant la transformée de Fourier est représenté sur la Fig. 6. The device performing the Fourier transform is shown in FIG. 6.
La zone de la mosaïque de détecteurs 25 correspondant à une sous-pupille est désignée par 46. Les pixels de l'image donnés par le CCD sont reçus séquentiellement ligne par ligne. La première opération consiste à effectuer des corrections d'uniformité et de niveau (bloc 47) ainsi qu a compenser les défauts à l'aide d'une table (bloc 48) établie lors de l'étalonnage de la mosaïque. The area of the mosaic of detectors 25 corresponding to a sub-pupil is designated 46. The pixels of the image given by the CCD are sequentially received line by line. The first step is to perform uniformity and level corrections (block 47) as well as to compensate for faults using a table (block 48) established during calibration of the mosaic.
Le calcul de la transformée de Fourier commence lorsque tous les signaux relatifs à la première ligne de sous-pupilles sont entrés et stockés dans une mémoire-tampon 49. Le calcul des deux valeurs de la transformée de Fourier s'effectue simultanément grâce à un double processeur 51-52. Les coefficients C , C , S et S
x y x y sont précalculés et conservés en mémoire.The calculation of the Fourier transform begins when all the signals relating to the first line of sub-pupils are entered and stored in a buffer memory 49. The calculation of the two values of the Fourier transform is carried out simultaneously by means of a double processor 51-52. The coefficients C, C, S and S
xyxy are precalculated and stored in memory.
Les opérations nécessaires à l'obtention de la transformée de
Fourier ne sont que des additions et des multiplications. Le calcul de la fonction Arc tg est effectué par interpolation entre les valeurs calculées de cette fonction.The operations necessary to obtain the transformation of
Fourier are only additions and multiplications. The calculation of the Arc tg function is performed by interpolation between the calculated values of this function.
Pendant que s'effectue le calcul de la transformée de Fourier, les valeurs des pixels correspondant à la deuxième ligne de sous-pupilles sont stockées dans une deuxième mémoire-tampon 50. A la fin de ce stockage les calculs portant sur la première ligne de sous-pupilles doivent être terminés. Le calcul reprend alors sur la deuxième ligne pendant que la première mémoire-tampon se remplit et ainsi de suite jusqu'à la fin de l'image. While the calculation of the Fourier transform is being performed, the values of the pixels corresponding to the second line of sub-pupils are stored in a second buffer memory 50. At the end of this storage, the calculations relating to the first line of sub-pupils must be completed. The calculation then resumes on the second line while the first buffer is filled and so on until the end of the image.
Une variante du traitement prévoit de traiter le cas où le champ n'est pas isoplanétique (c'est à dire lorsque la déformation des fronts d'onde n'est pas la même dans tous les points du champ). A variant of the treatment provides for treating the case where the field is not isoplanetic (that is to say when the deformation of the wave fronts is not the same in all the points of the field).
Dans ce but, au niveau du traitement, on découpe les zones de la mosaïque de détecteurs affectées à chaque sous-pupille dans le domaine isoplanétique. On peut alors traiter dans ce domaine séparément et mesurer la pente locale de la surface d'onde correspondant à chacun d'eux. On détermine ainsi simultanément les perturbations en plusieurs points du champ ce qui permet d'effectuer une correction numérique des images. For this purpose, at the treatment level, the areas of the mosaic of detectors assigned to each sub-pupil are divided into the isoplanetic domain. We can then treat in this area separately and measure the local slope of the wave surface corresponding to each of them. The disturbances are thus determined simultaneously at several points of the field, which makes it possible to perform a digital correction of the images.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997021989A1 (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Adaptive Optics Associates, Inc. | Wavefront measuring system with integral geometric reference (igr) |
| ES2114799A1 (en) * | 1995-12-15 | 1998-06-01 | Univ Santiago Compostela | Wavefront sensor with microlens array spatially distributed according to the cubature formulae nodes. |
| FR2757669A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-06-26 | Thomson Csf | Visualisation system such as CCD or LCD |
| EP0921382A2 (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-09 | TRW Inc. | Hartmann-type optical wavefront sensor |
| WO2001004590A1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-18 | Wavefront Sciences, Inc. | Sub-lens spatial resolution shack-hartmann wavefront sensing |
| WO2002090905A2 (en) * | 2001-05-08 | 2002-11-14 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| CN104215956A (en) * | 2014-08-25 | 2014-12-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | System for providing high-light integrating sphere calibration light sources |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3899778A (en) * | 1974-01-04 | 1975-08-12 | Ncr Co | Means employing a multiple lens array for reading from a high density optical memory storage |
| US3923400A (en) * | 1974-01-03 | 1975-12-02 | Itek Corp | Real-time wavefront correction system |
| US3979585A (en) * | 1974-06-24 | 1976-09-07 | Hughes Aircraft Company | Adaptive imaging telescope with camera-computer transform image quality sensing and electro-optic phase shifting |
| US4438330A (en) * | 1982-03-01 | 1984-03-20 | Itek Corporation | Wavefront sensor employing a modulation reticle |
-
1985
- 1985-11-20 FR FR8517171A patent/FR2665955B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923400A (en) * | 1974-01-03 | 1975-12-02 | Itek Corp | Real-time wavefront correction system |
| US3899778A (en) * | 1974-01-04 | 1975-08-12 | Ncr Co | Means employing a multiple lens array for reading from a high density optical memory storage |
| US3979585A (en) * | 1974-06-24 | 1976-09-07 | Hughes Aircraft Company | Adaptive imaging telescope with camera-computer transform image quality sensing and electro-optic phase shifting |
| US4438330A (en) * | 1982-03-01 | 1984-03-20 | Itek Corporation | Wavefront sensor employing a modulation reticle |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| AGARD CONFERENCE PROCEEDINGS NO. 300 1981, MONTEREY, PAGES 48-1 - 48-11 J.W WYANT: 'Phase measurement systems for adaptive optics' * |
| OPTICAL ENGINEERING. vol. 21, no. 5, Septembre 1982, BELLINGHAM US pages 829 - 832; GONSALVES: 'Phase retrevial and diversity in adaptive optics' * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997021989A1 (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-19 | Adaptive Optics Associates, Inc. | Wavefront measuring system with integral geometric reference (igr) |
| ES2114799A1 (en) * | 1995-12-15 | 1998-06-01 | Univ Santiago Compostela | Wavefront sensor with microlens array spatially distributed according to the cubature formulae nodes. |
| FR2757669A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-06-26 | Thomson Csf | Visualisation system such as CCD or LCD |
| EP0921382A2 (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-09 | TRW Inc. | Hartmann-type optical wavefront sensor |
| EP0921382A3 (en) * | 1997-12-04 | 2000-04-05 | TRW Inc. | Hartmann-type optical wavefront sensor |
| WO2001004590A1 (en) * | 1999-07-09 | 2001-01-18 | Wavefront Sciences, Inc. | Sub-lens spatial resolution shack-hartmann wavefront sensing |
| WO2002090905A2 (en) * | 2001-05-08 | 2002-11-14 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| WO2002090905A3 (en) * | 2001-05-08 | 2003-12-24 | Johnson & Johnson Vision Care | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| AU2002314771B2 (en) * | 2001-05-08 | 2007-08-16 | Johnson & Johnson Vision Care, Inc. | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| CN100374833C (en) * | 2001-05-08 | 2008-03-12 | 庄臣及庄臣视力保护公司 | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| KR100901277B1 (en) * | 2001-05-08 | 2009-06-09 | 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드 | Method and apparatus for measuring wavefront aberrations |
| CN104215956A (en) * | 2014-08-25 | 2014-12-17 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | System for providing high-light integrating sphere calibration light sources |
| CN104215956B (en) * | 2014-08-25 | 2016-11-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | A kind of system that high brightness integrating sphere scaling light source is provided |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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