JPH11264771A - ハルトマンタイプの光学式波面センサ - Google Patents

ハルトマンタイプの光学式波面センサ

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JPH11264771A
JPH11264771A JP10345212A JP34521298A JPH11264771A JP H11264771 A JPH11264771 A JP H11264771A JP 10345212 A JP10345212 A JP 10345212A JP 34521298 A JP34521298 A JP 34521298A JP H11264771 A JPH11264771 A JP H11264771A
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 唯一の小レンズ・アレイ及び唯一のカメラの
センサ・アレイを用いて局部的な位相傾斜を光線の断面
にわたって二次元的に測定する波面センサ及びその測定
方法を提供する。 【解決手段】 矩形状の小レンズ・アレイは、光線の断
面に問題とする複数の点22’を画定する直交する第1
及び第2の組の軸線に対して45°の角度をなして方向
決めされる。これにより、各々の小レンズのサブアパー
チュアは、上記第1及び第2の軸線の上の隣接する問題
とする点の間の点40に中心決めされる。カメラのセン
サ・アレイは、単位面積当たりのサブアパーチュアの数
よりも大きな数のセルを単位面積当たりに有している。
選択されたセルだけが活動化され、上記直交する第1及
び第2の軸線の上の隣接する問題とする点22’の間の
線のほぼ中間点において測定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略的に言えば、
適応光学系に関し、より詳細に言えば、光線の相対的な
位相傾斜を平面的なアレイを横断する二次元で測定する
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】適応光学系は、変形可能な鏡の如き調節
可能な光学要素を用いて、光線の収差を補償する。収差
は、例えば、光線が大気を通って伝播することによって
生ずる。代表的な適応光学系においては、収差を生じた
光線は、多数の小さな要素を有する変形可能な鏡から反
射される。上記多数の小さな要素の位置は、各々の可動
な鏡要素に関連して設けられる別個のアクチュエータを
用いることによって調節可能である。上記反射光線の一
部は分割されて、センサ・アレイに衝突するように指向
され、上記センサ・アレイは、反射光線の波面歪曲を表
す測定値を発生する。上記波面歪曲の測定値は、その
後、変形可能な鏡へフィードバックされ、該変形可能な
鏡は、鏡要素を適正に動かすことによって、連続的な補
正を行う。
【0003】波面センサ・アレイの主要な構成要素は、
小レンズ・アレイと呼ばれる小さなレンズから成るアレ
イ、並びに、センサ要素から成るアレイを有するカメラ
である。この構成は、シャック/ハルトマン(Shac
k−Hartmann)の波面センサと呼ばれている。
上記小レンズ・アレイは、光線の経路に置かれると、サ
ブアパーチュア部分(subapertured po
rtion)と呼ばれる、光線の多数の要素部分を発生
する。小レンズ・アレイの各々の小レンズは、全光線の
サブアパーチュアを処理する。小レンズ・アレイにおい
ては、一般的に、各々の小レンズは、方形の格子状に位
置決めされているが、アレイ全体は方形でなくてもよ
く、通常は、円形光線の輪郭に概ね一致する多角形の形
状である。上記カメラのセンサ要素は、通常、方形又は
矩形の形状を有しており、また、通常は、小レンズの格
子状のパターンに平行になるように角度方向に整合され
た方形又は矩形の格子パターンとして配列されている。
【0004】従来技術のシャック/ハルトマン・センサ
には、2つの構造がある。一方の構造においては、各々
のサブアパーチュア又は小レンズは、隣接する4つの鏡
アクチュエータの位置に関して等距離になるように中心
決めされている。また、小レンズは、カッド・セル(q
uad−cell)と呼ばれるカメラの4つのセンサ要
素から成るグループの上方で中心決めされている。一方
の方向における位相傾斜の測定値は、カッド・セルの中
の二対のセルの各々からの出力信号の間の差から導出さ
れる。例えば、カッド・セルのセル及びこれらセルのそ
れぞれの出力信号をA、B、C及びDとし、セルA及び
BがX軸方向において整合され、また、セルA及びCが
Y軸方向において整合されているとすると、X軸の傾斜
は、[(A+C)−(B+D)]/[A+B+C+D]
から決定される。同様に、Y軸の傾斜は、[(A+B)
−(C+D)]/[A+B+C+D]から決定される。
【0005】上記方法の主要な欠点は、共通のX軸の上
の隣接する2つのアクチュエータの間の局部的なX軸の
傾斜を測定し、また、共通のY軸の上の隣接する2つの
アクチュエータの間のY軸の傾斜を測定することが好ま
しいということである。従来技術の他方の構造は、上記
欠点を解消するが、不都合にして、別の困難性を生ず
る。上記他方の構造においては、2つの小レンズ・アレ
イと、2つの検知器アレイとを設け、一方のアレイでX
軸の傾斜を測定し、他方のアレイでY軸の傾斜を測定す
ることが必要とされる。X軸の傾斜を測定する上記小レ
ンズ・アレイは、各々のサブアパーチュア又は小レンズ
が共通のX軸の上の隣接する2つのアクチュエータに対
応する格子の位置の間の中間に位置するように、位置決
めされる。同様に、他方の小レンズ・アレイは、各々の
サブアパーチュア又は小レンズが共通のY軸の上の隣接
する2つのアクチュエータに対応する格子の位置の間の
中間に位置するように、位置決めされる。X軸の傾斜の
測定を行うために、カメラのセンサ・アレイが、バイ・
セル(すなわち、共通のX軸の隣接するアクチュエータ
の間に位置する隣接する2つのセンサセル)を形成す
る。従って、小レンズからの光線は、通常、上記バイ・
セル(bi−cell)の2つのセルの間の境界部の上
方に位置し、X軸方向の総ての傾斜は、上記バイ・セル
の2つのセルからの出力信号の差から決定される。同様
に、Y軸の傾斜の測定を行うために、別のカメラのセン
サ・アレイが、共通のY軸の隣接するアクチュエータに
対応する2つの格子の位置の間にバイ・セル(bi−c
ell)を形成する。これにより、Y軸の傾斜は、上記
バイ・セルの2つのセルからの出力信号の間の差から導
出される。本構造によって生ずる困難性は、2つの小レ
ンズ・アレイと、2つのカメラとを必要とすることであ
る。上記2つの小レンズ・アレイは、解析されている単
一の光線の中に置かれた場合には、必然的に、互いに物
理的に干渉することになる。2つの小レンズ・アレイ及
び2つのカメラによって2つの別個の光線の解析を行う
ようにビーム・スプリッタを用いると、整合すなわちア
ラインメントという意味において更に複雑になる。
【0006】理想的に必要とされるものは、X軸におい
て隣接するアクチュエータとY軸において隣接するアク
チュエータとの間に位置するセンサ要素によって、従来
技術の上記他方の構造によってもたらされる物理的な干
渉又はアラインメントの困難性を生ずることなく、位相
傾斜を測定する技術である。本発明は、そのような必要
性を満足する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、唯一の小レ
ンズ・アレイ及び唯一のカメラのセンサ・アレイを用い
て局部的な位相傾斜を光線の断面にわたって二次元的に
測定するのに使用される、波面センサを提供しようとす
るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】光学装置のアクチュエー
タの位置に相当する問題とする点で交差する直交する第
1及び第2の組の格子線に関して、測定が行われる。簡
単に言えば、本発明の波面センサは、一般的に、小レン
ズ・アレイと、カメラのセンサ・アレイとを備えてい
る。上記小レンズ・アレイは、矩形状の格子の交点に位
置する光学軸を有する複数の小レンズを備えている。上
記矩形状の格子は、直交する上記第1及び第2の組の格
子線に対して角度をなして方向決めされており、上記小
レンズは、これら小レンズの光学軸が、上記直交する第
1及び第2の組の格子線の交点にある隣接する問題とす
る点の間で上記格子線の上に設けられるように、隔置さ
れる。カメラのセンサ・アレイは、上記直交する第1及
び第2の組の格子線と平行に方向決めされた行及び列と
して設けられた、複数のセンサセルを備えており、これ
らセンサセルは、小レンズを通過する光線を受け取るよ
うに、上記小レンズ・アレイに隣接して位置決めされて
いる。小レンズの光学軸の位置に概ね対応する、センサ
・アレイの中の選択されたセルだけが活動化されて、上
記直交する組の格子線の方向における位相傾斜の測定を
行い、これにより、上記直交する両方の方向における傾
斜を測定するために、唯一の小レンズ・アレイ及び唯一
のカメラのセンサ・アレイだけが必要とされる。
【0009】より詳細に言えば、本発明の一つの実施の
形態においては、カメラのセンサ・アレイは、複数のバ
イ・セルから成る矩形状のアレイであって、各々のバイ
・セルは、隣接する4つの問題とする点によって画定さ
れる方形の面積の概ね4分の1の面積を有している。セ
ンサ・アレイの各々の行及び列の中の交互のバイ・セル
だけが活動化され、これら各々のバイ・セルは、隣接す
る2つの問題とする点の間の線の中間点に位置決めされ
ていて、上記線の方向に関して傾斜を測定するようにな
されている。この代表的な実施の形態においては、各々
のバイ・セルのピクセルは、概ね方形である。
【0010】本発明の別の実施の形態においては、カメ
ラのセンサ・アレイは、複数のセルから成る矩形状のア
レイであり、各々のセルは、隣接する4つの問題とする
点によって画定される方形の面積の概ね9分の1の面積
を有している。この実施の形態においては、センサ・ア
レイの各々の行及び列の中の選択された隣接する対のセ
ルだけが活動化されて、上記直交する組の格子線に沿っ
て隔置された活動化されるバイ・セルを形成する。全部
で9つのセルの中の4つのセルだけが活動化され、これ
らセルは各々、隣接する2つの問題とする点の間の線の
ほぼ中間点に位置していて、上記線の方向に関する傾斜
を測定するようになされている。ここで説明した実施の
形態においては、各々のセルは概ね方形である。
【0011】本発明の上述の両方の実施の形態におい
て、小レンズ・アレイを形成する矩形状のアレイは、上
記カメラのセンサ・アレイ、及び、上記直交する第1及
び第2の組の格子線に対して、約45°の角度をなして
方向決めされる。
【0012】本発明は、また、光学装置のアクチュエー
タの位置に対応する問題とする点で交差する直交する第
1及び第2の組の格子線に沿って、局部的な位相傾斜を
光線の断面にわたって二次元的に測定する方法として定
義される。本方法は、矩形状の格子の上に形成された複
数の小レンズから成る小レンズ・アレイに光線を通過さ
せる工程と;小レンズの矩形状の格子が、上記直交する
第1及び第2の組の格子線に対して角度をなす状態で、
上記小レンズ・アレイを方向決めする工程と;各々の小
レンズが、隣接する2つの問題とする点の間の線の中間
点の近くに中心決めされたサブアパーチュアを有するよ
うに、上記小レンズ・アレイを位置決めする工程と;単
一のカメラのセンサ・アレイを上記小レンズ・アレイの
次に設けて該小レンズ・アレイからの光線を受け取るよ
うにし、上記センサ・アレイが、上記小レンズの単位面
積当たりの数よりも大きな単位面積当たりの数を有する
複数のセンサセルを有するようにする工程と;上記直交
する第1及び第2の組の格子線に一致するように上記セ
ンサ・アレイを方向決めする工程と;上記小レンズ・ア
レイの各々のサブアパーチュアの中心のほぼ上方に位置
するバイ・セルである、上記センサ・アレイの中の選択
されたセルを活動化させる工程と;隣接する問題とする
点の各対に関してバイ・セルの測定値を得る工程とを備
え、前記バイ・セルの測定値は、隣接する問題とする点
の間の方向における位相傾斜を表している。
【0013】より詳細に言えば、上記カメラのセンサ・
アレイは、バイ・セルから成る矩形状のアレイであり、
各々のバイ・セルは、隣接する4つの問題とする点によ
って画定される方形の面積の概ね4分の1の面積を有し
いる。上記活動化させる工程は、上記センサ・アレイの
各々の行及び列の交互のバイ・セルだけを活動化させる
工程を含み、各々活動化されるバイ・セルは、隣接する
2つの問題とする点の間の線の中間点に位置決めされ
て、上記線の方向に関する傾斜の測定を行うように構成
されている。
【0014】本発明の別の実施の形態においては、上記
カメラのセンサ・アレイは、複数のセルから成る矩形状
のアレイであり、各々のセルは、隣接する4つの問題と
する点によって画定される方形の面積の概ね9分の1の
面積を有しており、上記活動化する工程は、上記センサ
・アレイの各々の行及び列の選択された隣接する対のセ
ルだけを活動化させて、上記直交する組の格子線に沿っ
て隔置された活動化されるバイ・セルを形成する工程を
含んでいる。全部で9つのセルの中の4つのセルだけを
活動化させ、これら各々の活動化されるバイ・セルは、
隣接する2つの問題とする点の間の線の中間点に位置決
めされて、上記線の方向に関する傾斜を測定するように
なされている。
【0015】上に開示した本方法の2つの実施の形態に
おいて、上記小レンズ・アレイを方向決めする工程は、
上記直交する第1及び第2の組の格子線に対して約45
°の角度をなして上記小レンズ・アレイを方向決めする
工程を含む。
【0016】上の概要から、本発明は、適応光学系に使
用される波面センサの分野に大きな進歩を与えることが
理解されよう。本発明は、特に、光線の断面にわたって
位相傾斜を二次元的に測定するが、単一の小レンズ・ア
レイ及び単一のカメラのセンサ・アレイしか使用しな
い。本発明の他の特徴及び利点は、図面を参照して以下
の詳細な説明を読むことにより、明らかとなろう。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明を例示するための図面に示
すように、本発明は、例えば、大気を通って伝播するこ
とにより波面歪曲を受けた光線の要素的な位相傾斜を測
定する技術に関係する。適応光学系は、変形可能な鏡の
如き調節可能な光学要素によって波面歪曲を補償するた
めに採用される。一般的に、変形可能な鏡は、連続的で
可撓性を有する反射面を有しており、この反射面は、電
気信号によって動かされるピストンの如き多くの要素ア
クチュエータによって、鏡の非反射側から変形される。
図1に示すように、適応光学系は、参照符号10でその
全体が示されている上記一般的なタイプの変形可能な鏡
と、波面センサ・アレイ12とを備えることができる。
変形可能な鏡10に入射する光線14が、ビーム・スプ
リッタ16へ反射され、該ビーム・スプリッタは、2つ
の出射光線14a、14bを発生する。光線14aは、
該光線が有する情報を利用する装置(図示せず)に導か
れる。適応光学系が、例えば、天体望遠鏡の部品である
場合には、光線14aは、望遠鏡の通常の構成要素(図
示せず)に導かれる。他方の出射光線14bは、波面セ
ンサ・アレイ12に衝突する。アレイ12からの出力信
号は、適応光学系制御装置18で処理される。この適応
光学系制御装置は、ライン20上に制御信号を発生し
て、変形可能な鏡10の個々のアクチュエータ22を制
御する。制御装置18は、波面歪曲をほぼゼロまで低減
させるように、鏡10を変形させる。
【0018】図2に示すように、波面センサ・アレイ1
2の主要な構成要素は、小レンズ・アレイ26、及び、
カメラのセンサ・アレイ28であり、図面にはこれらア
レイの一部だけが示されている。小レンズ・アレイ26
は、小レンズと呼ばれる多数の小さなレンズを備えてお
り、これら小レンズは、矩形状の格子パターンに設けら
れている。図2には、小レンズの一つが、その軸線を中
心線30上に位置させた状態で設けられている。
【0019】図3は、カメラのセンサ・アレイ28の一
部を平面図で示しており、上記カメラのセンサ・アレイ
は、セル28a、28b、28c、28dから成るカッ
ド・セル(quad−cell)を備えている。従来技
術のある構造においては、小レンズ・アレイ26は、小
レンズの各々の中心線が、図面に示すように、カッド・
セルの中心線を通過するように、カメラのセンサ・アレ
イ28に関して位置決めされている。また、カッド・セ
ル28a、28b、28c、28dの寸法は、該セルの
4つの隅部が隣接する4つの鏡アクチュエータ22の位
置に対応するような寸法になされている。上記位置は、
参照符号22’によって図面に示されている。カッド・
セル28a、28b、28c、28dの上方に設けられ
た特定の小レンズを通過する光線が、カッド・セルの中
心に精確に落ちると、4つのセル28a、28b、28
c、28dの各々は、同一の電気的な出力信号を発生す
ることになる。各々の小レンズのアパーチュアは、光線
サブアパーチュアと呼ばれ、各々のサブアパーチュア
は、説明の便宜上、方形の面積を包含するものと見なさ
れ、この場合には、上記領域は、図3のカッド・セル2
8a、28b、28c、28dの面積に相当する。サブ
アパーチュアの中心は、中心線30である。
【0020】小レンズからの光線が、カッド・セル28
a、28b、28c、28dの中心に精確に位置しない
場合には、X軸方向及びY軸方向における光線の「傾
斜」の度合いは、カッド・セルの4つの要素28a、2
8b、28c、28dからの出力信号から決定すること
ができる。カッド・セルの中心30から出ている矢印
は、X軸の傾斜及びY軸の傾斜の方向を示している。よ
り詳細に言えば、カッド・セル28a、28b、28
c、28dからの出力信号をそれぞれA、B、C及びD
とすると、Y軸の傾斜は、下式に比例する。
【0021】 [(A+B)−(C+D)]/[(A+B+C+D)] 同様に、X軸の傾斜は、下式に比例する。 [(A+C)−(B+D)]/[(A+B+C+D)] 上記式を用いて、適応光学系制御装置18は、アクチュ
エータ22に対して適正な調節を行って、各々の方向に
おける傾斜を除去することができる。この構造に伴う大
きな困難性は、傾斜の測定は各々のカッド・セルの中心
で行われるが、そのような測定値は、アクチュエータが
位置しているカッド・セルの隅部の位置に与えられる補
正値に変換されなければならないということである。カ
ッド・セルの対応する隅部22’にあるアクチュエータ
22の中のいずれかのアクチュエータが動くと、カッド
・セルの中心で測定されるX軸方向及びY軸方向の傾斜
の変化が生ずることは明らかである。そこで、理想的に
は、傾斜の測定が、同じX軸又はY軸の線にある隣接す
る2つのアクチュエータの位置の間で行われる構造を用
いるのが望ましい。
【0022】図4及び図5に示す構造は、分割された2
つの小レンズ・アレイと、これらに対応する2つのカメ
ラのセンサ・アレイとを設けて二組の傾斜測定を行うこ
とによって、上述の構造の欠点を解消する。図4に示す
ように、中心線を30xに有する第1の小レンズ・アレ
イが、そのサブアパーチュアを、第1のカメラのセンサ
・アレイ32の部品であるバイ・セル32e、32fの
中心の僅か上方に位置させた状態で、位置決めされてい
る。バイ・セル32e、32fも、図4に示すように、
隣接する2つのアクチュエータの位置22’を結ぶ水平
方向(軸方向)の線の上方に中心決めされている。セル
32e、32fによって発生される電気的な出力信号を
それぞれE、Fとすると、サブアパーチュア光線のX軸
の傾斜は、下式に比例する。
【0023】(E−F)/(E+F) 図5に示すように、第2の小レンズ・アレイは、Y軸の
線の上の隣接する2つのアクチュエータの位置22’の
間の中間点に位置する符号30yに中心を有している。
第2のカメラのセンサ・アレイは、バイ・セル34g、
34hを備えており、これらバイ・セルも、中心線30
yの上方に設けられていて、サブアパーチュア光線のY
軸の傾斜の測定値を発生する。バイ・セル34g、34
hの出力信号をそれぞれG、Hとすると、Y軸の傾斜は
下式に比例する。
【0024】(G−H)/(G+H) 都合の悪いことに、この構造の2つの小レンズ・アレイ
は、同じ光線の中に置かれた場合には物理的に干渉す
る。従って、通常の方法においては、追加のビーム・ス
プリッタ(図示せず)を用いて、別個の光線でX軸の傾
斜及びY軸の傾斜の測定を行う。この方法は、ほぼ必然
的に性能に悪影響を与えることになる、整合すなわちア
ラインメントの困難性をもたらす。また、第2の小レン
ズ・アレイ、及び、第2のカメラのセンサ・アレイを用
いると、装置の全コストが増大する。
【0025】図6、図7a及び図7bは、従来技術の上
記2つの構造に関して、アクチュエータの位置22’と
小レンズ・アレイの中心線の位置との間の位置的な関係
を示している。第1の構造に関しては、図6に示すよう
に、各々の小レンズの中心線30は、隣接する4つのア
クチュエータの位置22’から等距離だけ離れて位置決
めされている。同様に、第2の従来技術の構造に関して
は、図7a及び図7bに示すように、第1の小レンズの
中心線の位置30xは各々、同じ水平方向(X軸)の上
の隣接するアクチュエータの位置22’の間の中間点に
設けられており、また、第2の小レンズの中心線の位置
30yは、同じ垂直方向(Y軸)の上の隣接するアクチ
ュエータの位置の間に設けられている。また、この従来
技術の構造においては、小レンズ・アレイの小レンズは
総て、矩形状又は方形状の格子パターンの上に設けられ
ており、上記小レンズは、カメラのセンサ・アレイ、並
びに、アクチュエータの位置22’が配置されている上
記格子パターンに角度方向において整合されていること
も、図6、図7a及び図7bから理解されよう。
【0026】本発明によれば、小レンズの中心線40を
有する小レンズ・アレイは、図8に示すように、アクチ
ュエータの位置22’が配置されている格子パターンに
対して45°の角度をなす格子パターンを有しており、
また、単一のカメラのセンサ・アレイ42は、図9に示
すように、X軸及びY軸においてそれぞれ隣接するアク
チュエータの位置22’の間の中間点に位置する、選択
されたXバイ・セル42a、42b、並びに、選択され
たYバイ・セル42c、42dを有している。カメラの
センサ・アレイ42のバイ・セルは、図4及び図5の構
造に使用されるバイ・セルよりも、少なくとも一方の方
向において二倍だけ小さいので、X軸の傾斜及びY軸の
傾斜の測定は共に、二組の必要とされるバイ・セルの間
の物理的な干渉を生ずることなく、実行することができ
る。図9の構造においては、アレイ42の全数のバイ・
セルの中の半分だけが活動化される。X軸の傾斜及びY
軸の傾斜の測定値は、活動化されたセルからの出力信号
から導出される。より詳細に言えば、X軸の傾斜は、バ
イ・セル42a、42bから与えられる出力(A−B)
に比例し、また、Y軸の傾斜は、バイ・セル42c、4
2dから与えられる出力の差(C−D)に比例する。
【0027】図10の構造においては、参照符号44で
示されているカメラのセンサ・アレイは、更に小さいバ
イ・セルを有している。図10のバイ・セルの2つのセ
ル44a、44b又は44c、44dは各々、アクチュ
エータの位置22’の間の間隔の3分の1の寸法を有し
ている。また、この構造においては、9つのセルの中の
4つのセルだけが活動化されることも、図10から理解
されよう。
【0028】従って、本発明は、各々の軸線において隣
接するアクチュエータの位置の間の中間点で上記各々の
軸線における傾斜の測定を行うという、図4及び図5の
従来技術の構造の利点をもたらしながら、単一の小レン
ズ・アレイ及び単一のカメラのセンサ・アレイしか必要
としない。従って、本発明は、適応光学系に使用される
波面センサの分野に大幅な進歩を与えることは理解され
よう。また、説明の都合上、本発明を詳細に説明した
が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々
の変更を行うことができることも理解されよう。従っ
て、本発明は、請求の範囲によって限定される事項を除
き、限定的に理解されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の適応光学系のブロック図である。
【図2】小レンズ・アレイ及びカメラのセンサ・アレイ
を含む図1の波面センサ・アレイの一部を示す図であ
る。
【図3】従来技術の波面センサの小レンズ・アレイに対
する上記カメラのセンサ・アレイの位置的な関係を示す
図である。
【図4】従来技術の別の波面センサのそれぞれの小レン
ズ・アレイに対する2つのカメラのセンサ・アレイの位
置的な関係を示す図である。
【図5】従来技術の別の波面センサのそれぞれの小レン
ズ・アレイに対する2つのカメラのセンサ・アレイの位
置的な関係を示す図である。
【図6】変形可能な鏡のアクチュエータに対する図3の
小レンズ・アレイの位置的な関係を示す図である。
【図7】図7a及び図7bは、図6と同様な図である
が、変形可能な鏡のアクチュエータに対する図4及び図
5の小レンズ・アレイのそれぞれの位置的な関係を示し
ている。
【図8】本発明における変形可能な鏡のアクチュエータ
に対する小レンズ・アレイの位置的な関係及び角度方向
の関係を示す図である。
【図9】本発明の一つの実施の形態における変形可能な
鏡のアクチュエータ及び小レンズ・アレイのサブアパー
チュアの位置に関するカメラのセンサ・アレイの活動ピ
クセルの選択を示す図である。
【図10】図9と同様な図であるが、本発明の別の実施
の形態におけるカメラのセンサ・アレイの活動ピクセル
の選択を示している。
【符号の説明】
10 変形可能な鏡 12 波面センサ・アレイ 14 光線 16 ビーム・スプリッタ 14a、14b 出射光線 18 適応光学系制御装置 22 アクチュエータ 22’ アクチュエータの位置 26 小レンズ・アレイ 28 カメラのセンサ・アレイ 30 中心線 40 小レンズの中心線 42 カメラのセンサ・アレイ 42a、42b バイ・セル 42c、42d バイ・セル 44a、44b バイ・セル 44c、44d バイ・セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・エイ・ハッチン アメリカ合衆国カリフォルニア州91302, カラバサス,カンバーランド・レーン 25436

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学装置のアクチュエータの位置に対応
    する問題とする点で交差する格子線から成る第1及び第
    2の直交する組に沿って、局部的な位相傾斜を、光線の
    断面にわたって二次元的に測定する際に使用される波面
    センサであって、 矩形状の格子の交差点に位置決めされた光学軸を備える
    複数の小レンズを有する小レンズ・アレイと、 前記直交する第1及び第2の組の格子線に平行に方向決
    めされた行及び列として配置された複数のセンサセルを
    有するカメラのセンサ・アレイとを備えており、 前記小レンズ・アレイは、前記直交する第1及び第2の
    組の格子線に対して角度をなして方向決めされており、
    前記小レンズは、これら小レンズの光学軸が、前記格子
    線の交点に位置する問題とする隣接する点の間で前記直
    交する第1及び第2の組の格子線の上に位置するよう
    に、隔置されており、 前記複数のセンサセルは、前記小レンズ・アレイを通過
    する光線を受け取るように前記小レンズ・アレイに隣接
    して位置決めされており、前記小レンズの光学軸の位置
    に概ね対応する前記センサ・アレイの中の選択されたセ
    ルだけが活動化されて、前記直交する組の格子線の方向
    における位相傾斜の測定を行うようになされており、 これにより、直交する両方の方向における傾斜の測定を
    行うために、唯一の小レンズ・アレイ、及び、唯一のカ
    メラのセンサ・アレイしか必要としないように構成され
    たことを特徴とする波面センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の波面センサにおいて、 前記カメラのセンサ・アレイは、バイ・セルから成る矩
    形状のアレイであり、前記バイ・セルは各々、問題とす
    る4つの隣接する点によって画定される方形の面積の概
    ね4分の1の面積を有しており、 前記センサ・アレイの各々の行及び列の中の交互のバイ
    ・セルだけが活動化されるようになされており、 活動化されるバイ・セルは各々、問題とする2つの隣接
    する点の間の線の中間点に位置していて、前記線の方向
    に関する傾斜を測定するように構成されたことを特徴と
    する波面センサ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の波面センサにおいて、 各々のバイ・セルのピクセルが概ね方形状であるように
    構成されたことを特徴とする波面センサ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の波面センサにおいて、 前記カメラのセンサ・アレイは、複数のセルから成る矩
    形状のアレイであり、前記セルは各々、問題とする隣接
    する4つの点によって画定される方形の面積の概ね9分
    の1の面積を有しており、 前記センサ・アレイの各々の行及び列の中の選択された
    隣接する対のセルだけが活動化されて、前記直交する組
    の格子線に沿って隔置された活動化されるバイ・セルを
    形成しており、 全部で9つのセルの中の4つのセルだけが活動化され、 各々の活動化されるセルは、隣接する2つの問題とする
    点の間の線の概ね中間点に位置していて、前記線の方向
    に関する傾斜を測定するように構成されたことを特徴と
    する波面センサ。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の波面センサにおいて、 各々のセルが概ね方形であることを特徴とする波面セン
    サ。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の波面センサにおいて、 前記小レンズ・アレイを形成する前記矩形状のアレイ
    は、前記直交する第1及び第2の組の格子線に対して約
    45°の角度をなして方向決めされていることを特徴と
    する波面センサ。
  7. 【請求項7】 光学装置のアクチュエータの位置に対応
    する問題とする点で交差する直交する第1及び第2の組
    の格子線に沿って、局部的な位相傾斜を、光線の断面に
    わたって二次元的に測定する方法であって、 矩形状の格子の上に形成された複数の小レンズを有する
    小レンズ・アレイに光線を通過させる工程と、 小レンズの矩形状の格子が、前記直交する第1及び第2
    の組の格子線に対して角度をなす状態で、前記小レンズ
    ・アレイを方向決めする工程と、 各々の小レンズが、隣接する2つの問題とする点の間の
    線の中間点の近くに中心決めされたサブアパーチュアを
    有するように、前記小レンズ・アレイを位置決めする工
    程と、 単一のカメラのセンサ・アレイを前記小レンズ・アレイ
    の次に設けて該小レンズ・アレイからの光線を受け取る
    ようにし、前記センサ・アレイが、前記小レンズの単位
    面積当たりの数よりも大きな単位面積当たりの数を有す
    る複数のセンサセルを有するようにする工程と、 前記直交する第1及び第2の組の格子線に一致するよう
    に前記センサ・アレイを方向決めする工程と、 前記小レンズ・アレイの各々のサブアパーチュアの中心
    のほぼ上方に位置するバイ・セルである、前記センサ・
    アレイの中の選択されたセルを活動化させる工程と、 隣接する問題とする点の各対に関してバイ・セルの測定
    値を得る工程とを備えており、前記バイ・セルの測定値
    は、隣接する問題とする点の間の方向における位相傾斜
    を表していることを特徴とする、局部的な位相傾斜を光
    線の断面にわたって二次元的に測定する方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の、局部的な位相傾斜を
    光線の断面にわたって二次元的に測定する方法におい
    て、 前記カメラのセンサ・アレイは、バイ・セルから成る矩
    形状のアレイであり、 各々のバイ・セルは、隣接する4つの問題とする点によ
    って画定される方形の面積の概ね4分の1の面積を有し
    ており、 前記活動化させる工程は、前記センサ・アレイの各々の
    行及び列の交互のバイ・セルだけを活動化させる工程を
    含み、 各々のバイ・セルは、隣接する2つの問題とする点の間
    の線の中間点に位置決めされて、前記線の方向に関する
    傾斜の測定を行うように構成されたことを特徴とする、
    局部的な位相傾斜を光線の断面にわたって二次元的に測
    定する方法。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載の、局部的な位相傾斜を
    光線の断面にわたって二次元的に測定する方法におい
    て、 前記カメラのセンサ・アレイは、複数のセルから成る矩
    形状のアレイであり、各々のセルは、隣接する4つの問
    題とする点によって画定される方形の面積の概ね9分の
    1の面積を有しており、 前記活動化する工程は、前記センサ・アレイの各々の行
    及び列の選択された隣接する対のセルだけを活動化させ
    て、前記直交する組の格子線に沿って隔置された活動化
    されるバイ・セルを形成する工程を含んでおり、 全部で9つのセルの中の4つのセルだけを活動化させ、 各々の活動化されるバイ・セルは、隣接する2つの問題
    とする点の間の線の中間点に位置決めされて、前記線の
    方向に関する傾斜を測定するようになされていることを
    特徴とする、局部的な位相傾斜を光線の断面にわたって
    二次元的に測定する方法。
  10. 【請求項10】 請求項7に記載の、局部的な位相傾斜
    を光線の断面にわたって二次元的に測定する方法におい
    て、 前記小レンズ・アレイを方向決めする工程は、前記直交
    する第1及び第2の組の格子線に対して約45°の角度
    をなして前記小レンズ・アレイを方向決めする工程を含
    むことを特徴とする、局部的な位相傾斜を光線の断面に
    わたって二次元的に測定する方法。
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