Патент на изобретение датчика волнового фронта с переменной скоростью сдвига на основе гибридной решетки со случайным кодированием (2)

Настоящее изобретение реализует изменение скорости сдвига посредством передаточного устройства следующим образом:

В процессе измерения вращающаяся часть регулируется по часовой стрелке или против часовой стрелки вдоль направления оптической оси, а затем держатель решетки приводится в движение винтом для линейного перемещения вдоль направления оптической оси в пределах указанного диапазона расстояний внутридатчик, тем самым заставляя расстояние между гибридной решеткой случайного кодирования и ПЗС-матрицей постоянно изменяться; Волновой фронт, подлежащий измерению, дифрагирует после прохождения через гибридную решетку случайного кодирования, генерируя четыре субволновых фронта с наклонами, а интерференционная картина бокового сдвига с четырьмя волновыми фронтами генерируется в плоскости изображения и собирается ПЗС-матрицей. Поскольку скорость сдвига интерференционной картины определяется расстоянием между гибридной решеткой случайного кодирования и ПЗС-матрицей, датчик может осуществлять непрерывную регулировку скорости сдвига интерференционной картины бокового сдвига.

Скорость сдвига β датчика по настоящему изобретению равна: где D - апертура падающего луча, λ - длина волны падающего света, d - шаг решетки, и H - толщина фазовой решетки; L — расстояние между гибридной решеткой случайного кодирования и ПЗС-матрицей, диапазон ее регулировки составляет 0,8–11 мм. Поскольку для защиты ПЗС между решеткой и ПЗС требуется определенное расстояние, требуется минимальное расстояние 0,8 мм, а соответствующий диапазон скорости сдвига β составляет 0,0155–0,1937.

В настоящем изобретении необходимо использовать разные скорости сдвига для волновых фронтов с разной степенью искажения, чтобы сбалансировать точность и чувствительность. Для волновых фронтов с большими значениями PV (от пика до минимума) для обеспечения точности требуется небольшая скорость сдвига. Для волновых фронтов с меньшими значениями PV можно соответствующим образом выбрать большую скорость сдвига для повышения чувствительности. По сравнению с системой с неизменяемой скоростью сдвига, единая скорость сдвига не может быть применена к нескольким типам волновых фронтов, в то время как датчик волнового фронта с переменной скоростью сдвига может использоваться для точного измерения волнового фронта большего количества объектов, а устройство настройки является простым и гибкий.

Положительные эффекты настоящего изобретения заключаются в следующем:

Датчик волнового фронта с переменной скоростью сдвига, основанный на гибридной решетке со случайным кодированием, предусмотренный настоящим изобретением, может точно регулировать расстояние между гибридной решеткой со случайным кодированием и ПЗС-матрицей путем регулировки передающих частей на датчике волнового фронта. На основе исходного измерения искаженного волнового фронта с помощью решетки случайного кодирования можно плавно регулировать скорость сдвига интерференционной картины бокового сдвига с четырьмя волновыми фронтами. Датчик волнового фронта имеет высокую степень интеграции, простую структуру, удобную настройку, гибкость измерений, высокую точность и повышенную универсальность.

Дифракция Фраунгофера на решетке имеет только четыре строгих порядка дифракции, поэтому нет необходимости в окне выбора порядка и отсутствует эффект Тальбота на поверхности наблюдения. Расстояние между решеткой и ПЗС напрямую определяет скорость сдвига. Датчик имеет высокую степень интеграции, простую конструкцию и удобную настройку. Регулируя гибридную решетку со случайным кодированием для перемещения вперед и назад для получения различных скоростей сдвига, реализуется интерференция бокового сдвига с четырьмя волновыми фронтами, и переходный волновой фронт может быть обнаружен в реальном времени, а биологические клетки могут быть обнаружены количественно по фазе. Плавно регулируемая величина сдвига позволяетдатчик волнового фронтавыбрать наилучшую скорость сдвига для конкретного измеряемого волнового фронта, обеспечить гибкость измерения, высокую точность измерения и повысить универсальность.

Выдержки из: Патент на изобретение оптоэлектроники Jingnaike.