哈特曼波前傳感器作為一種精密的波前探測器件，近年來發(fā)展非常迅速，其應用范圍已經從原先的天文自適應光學系統(tǒng)的組成部分擴展到眼科科學、鏡面檢測、圖像重構等領域。哈特曼波前傳感器的探測精度無論是對自適應光學系統(tǒng)波前校正能力還是對光學檢測等領域都有著至關重要的作用。本書在哈特曼波前傳感器已有的理論和工程經驗的基礎上，重點敘述哈特曼波前傳感器的工作原理、誤差組成及誤差控制等內容，并對基于擴展目標和光場相機的哈特曼波前傳感器進行了詳細講解，最后討論了哈特曼波前傳感器的開發(fā)實例，以及在自適應光學、人眼像差、鏡片面形檢測和非制冷光光學紅外成像系統(tǒng)中的應用。

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目錄
第1章　緒論　1　
1.1波　前像差理論　1　
1.1.1　初級像差理論　1　
1.1.2　波前探測的原理　8　
1.1.3　波前探測技術分類　8　
1.2　哈特曼波前探測技術　10　
1.2.1　哈特曼波前傳感器結構　10　
1.2.2　哈特曼波前探測技術發(fā)展歷程　15　
1.2.3　哈特曼波前傳感器的性能指標　18　
1.2.4　哈特曼波前傳感器的應用　20
參考文獻　23
第2章　哈特曼波前傳感器原理　29　
2.1　哈特曼波前傳感器波前復原方法　29　
2.1.1　模式法波前重構　29　
2.1.2　區(qū)域法波前重構　31　
2.1.3　混合模式法波前重構　34　
2.2　哈特曼波前傳感器斜率計算方法　36　
2.2.1　波前估計方程　36　
2.2.2　哈特曼波前斜率測量理論模型　36　
2.3　哈特曼波前傳感器的誤差組成　40　
2.3.1　系統(tǒng)誤差　40　
2.3.2　重構誤差　42
參考文獻　48
第3章　哈特曼波前傳感器的光斑標定　50　
3.1　哈特曼波前傳感器的標定方法　50　
3.1.1　自適應標定方法　50　
3.1.2　反卷積標定方法　52　
3.2　基于CCD相機的哈特曼波前傳感器光斑最佳標定位置　55　
3.2.1　采樣誤差與光斑質心位置的關系　55　
3.2.2　位移敏感度與標定時光斑質心位置的關系　58　
3.2.3　不同標定位置的開環(huán)動態(tài)范圍　60　
3.2.4　標定光斑質心最佳位置　60　
3.3　基于四象限探測器的哈特曼波前傳感器光斑最佳標定位置　61　
3.3.1　基于四象限探測器的波前傾斜傳感器的原理　61　
3.3.2　四象限探測器的性能分析　63　
3.3.3　光斑最佳標定位置　69
參考文獻　71
第4章　哈特曼波前傳感器質心探測　72　
4.1　質心與斜率的關系　72　
4.2　哈特曼波前傳感器質心計算方法　73　
4.2.1　傳統(tǒng)質心計算法　74　
4.2.2　基于微分的方法　83　
4.2.3　基于配準的方法　86　
4.3　哈特曼波前傳感器質心探測誤差分析　89　
4.3.1　點源目標質心探測方法及主要誤差源　89　
4.3.2　CCD相機對高斯光斑質心探測誤差的理論推導　90　
4.3.3　CCD相機對sinc光斑質心探測誤差　94　
4.3.4　哈特曼波前探測精度分析　98　
4.4　最佳閾值計算　104　
4.4.1　閾值對第一類誤差源的影響　104　
4.4.2　閾值對第二類誤差源的影響　106　
4.4.3　質心探測誤差與閾值的關系　107
參考文獻　109
第5章　基于擴展目標的相關哈特曼波前傳感器　113　
5.1　基于擴展目標的相關哈特曼波前傳感器國內外研究進展　113　
5.2　相關哈特曼波前傳感器的波前探測原理　116　
5.3　基于擴展目標的相關哈特曼波前傳感器的相關算法　117　
5.3.1　平方差算法　118　
5.3.2　互相關因子算法　119　
5.3.3　絕對差分算法與絕對差分平方算法　119　
5.3.4　頻域中的相關算法　120　
5.4互　相關因子算法位移測量誤差分析　121　
5.4.1　互相關因子算法測量誤差公式理論推導　122　
5.4.2　任意采樣條件下的測量誤差公式　126
參考文獻　131
第6章　基于光場相機的波前傳感器　134　
6.1　光場相機波前傳感器的發(fā)展歷程　134　
6.2　光場相機波前傳感器的基本結構與成像原理　135　
6.2.1　光場相機波前傳感器的基本結構　135　
6.2.2　光場的四維表示　135　
6.2.3　光場相機波前傳感器的成像原理　136　
6.2.4　光場相機波前傳感器的波前復原理論　139　
6.3　光場相機波前傳感器與哈特曼波前傳感器的波前探測對比　141
參考文獻　144
第7章　基于光纖激光相控陣的哈特曼波前探測方法　147　
7.1　分布式孔徑與光纖激光相干合成　147　
7.1.1分　布式孔徑光纖激光相控陣技術簡介　147　
7.1.2　分布式孔徑光纖激光相控陣的激光傳輸和波前操控機理　151　
7.2　基于光纖耦合的分布式孔徑哈特曼波前像差探測　153　
7.2.1　基于光纖耦合的分布式孔徑像差探測原理　153　
7.2.2　分布式孔徑對模擬湍流像差探測　159　
7.3　分布式孔徑哈特曼波前探測實驗驗證　165　
7.3.1　實驗裝置　165　
7.3.2　實驗結果及分析　167　
7.4　基于分布式孔徑哈特曼波前探測的像差校正　172　
7.4.1　基于分布式孔徑哈特曼波前探測的像差校正工作原理　172　
7.4.2　實驗裝置　175　
7.4.3　實驗結果及分析　176
參考文獻　181
第8章　基于哈特曼波前傳感器的應用　184　
8.1　哈特曼波前傳感器在自適應光學中的應用　184　
8.1.1　自適應光學的基本概念　184　
8.1.2　大氣湍流相關概念　190　
8.1.3　哈特曼測量大氣湍流原理及測量精度計算　196　
8.1.4　實驗系統(tǒng)原理　198　
8.2　哈特曼波前傳感器在人眼像差中的應用　199　
8.2.1　人眼像差檢測原理與方法　199　
8.2.2　哈特曼波前傳感器在人眼像差檢測中的研究　202　
8.3　哈特曼波前傳感器在鏡片面形檢測中的應用　206　
8.3.1　哈特曼掃描拼接檢測平面鏡原理　206　
8.3.2　哈特曼法非零位檢測旋轉對稱非球面反射鏡　207　
8.4　哈特曼波前傳感器在非制冷光力學紅外成像系統(tǒng)中的應用　214　
8.4.1　非制冷光力學紅外成像原理　214　
8.4.2　系統(tǒng)性能分析　216　
8.4.3　實驗結果及分析　219
參考文獻　222
第9章　基于哈特曼波前傳感器的開發(fā)實例　224　
9.1　基于哈特曼波前傳感器的面形檢測系統(tǒng)設計　224　
9.1.1　主要功能與設計指標　224　
9.1.2　結構設計　224　
9.1.3　分系統(tǒng)設計說明　225　
9.1.4　探測精度檢測　228　
9.2　基于哈特曼波前傳感器的自適應光學高分辨率成像系統(tǒng)　231　
9.2.1　自適應光學系統(tǒng)組成　231　
9.2.2　自適應光學系統(tǒng)功能　232　
9.2.3　自適應光學系統(tǒng)設計方案　233　
9.2.4　高階校正子系統(tǒng)設計方案　237　
9.2.5　AO操控子系統(tǒng)設計方案　246　
9.2.6　高分辨率成像探測自適應光學樣機及實驗結果　247