本實(shí)用新型屬于光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及波前傳感器。

背景技術(shù)：

夏克-哈特曼波前傳感器是一種光學(xué)動(dòng)態(tài)波前檢測(cè)儀器。夏克-哈特曼波前傳感器采用孔徑分割元件和聚焦元件將入射波前分割為子孔徑，再將其聚焦于CCD探測(cè)器光敏靶面，形成光斑陣列，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)CCD探測(cè)器接收的光斑信號(hào)進(jìn)行處理，獲得入射波前的波面誤差信號(hào)。

現(xiàn)有的夏克-哈特曼波前傳感器采用微透鏡陣列與CCD探測(cè)器通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)耦合在一起構(gòu)成，但這種夏克-哈特曼波前傳感器的空間分辨率由微透鏡陣列的子孔徑數(shù)確定，其缺陷在于：當(dāng)夏克-哈特曼的結(jié)構(gòu)參數(shù)一旦確定，其空間分辨率、測(cè)量精度、動(dòng)態(tài)范圍也隨之確定，不能根據(jù)測(cè)量的需要進(jìn)行調(diào)整。

而在光學(xué)測(cè)量應(yīng)用中，光學(xué)元件的面形誤差的幅值較大，需要夏克-哈特曼有較大的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍；而光學(xué)元件的中、高頻像差幅值較小，測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍要求較小，現(xiàn)有的夏克-哈特曼測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)測(cè)量對(duì)象的變化調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提供一種波前傳感器，旨在解決現(xiàn)有的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)測(cè)量對(duì)象的變化調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍的問(wèn)題。

本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，波前傳感器，包括微透鏡陣列結(jié)構(gòu)、圖像傳感器和電源電路，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)與所述圖像傳感器相對(duì)設(shè)置，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)與所述電源電路連接，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)包括依次相對(duì)設(shè)置的第一電極、第二電極以及第三電極，所述第一電極與所述第二電極之間設(shè)有絕緣層，所述第二電極與所述第三電極之間設(shè)有液晶層，當(dāng)所述第一電極、所述第三電極與所述電源電路連接，所述電源電路提供第一驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)所述第二電極、所述第三電極與所述電源電路連接，所述電源電路提供第二驅(qū)動(dòng)電壓，所述第一驅(qū)動(dòng)電壓不同于所述第二驅(qū)動(dòng)電壓。

進(jìn)一步地，所述第一電極上設(shè)有陣列排布的第一圓孔，所述第二電極上設(shè)有陣列排布的第二圓孔，所述第一圓孔的孔徑大于所述第二圓孔的孔徑。

優(yōu)選地，所述第一圓孔的孔徑為a，所述第二圓孔的孔徑為b，且a＝2b。

優(yōu)選地，所述第三電極為面電極。

進(jìn)一步地，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)還包括相對(duì)設(shè)置的第一基板與第二基板，所述第一電極設(shè)置于所述第一基板上，所述第三電極設(shè)置于所述第二基板上，所述第二基板與所述圖像傳感器之間的距離為所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)的焦距f。

進(jìn)一步地，所述第一電極、所述第三電極分別與所述電源電路連接，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)形成的透鏡直徑為d₁，所述第二電極、所述第三電極分別與所述電源電路連接，所述微透鏡陣列結(jié)構(gòu)形成的透鏡直徑為d₂，其中d₁＞d₂。

具體地，所述圖像傳感器的像素尺寸為δ，當(dāng)所述透鏡直徑為d₁，所述圖像傳感器檢測(cè)到的波前最小傾角為波前最大傾角為當(dāng)所述透鏡直徑為d₂，所述圖像傳感器檢測(cè)到的波前最小傾角為波前最大傾角為其中

進(jìn)一步地，所述電源電路包括電壓切換子電路，所述電壓切換子電路用于將所述第一驅(qū)動(dòng)電壓切換為所述第二驅(qū)動(dòng)電壓，或?qū)⑺龅诙?qū)動(dòng)電壓切換為所述第一驅(qū)動(dòng)電壓。

優(yōu)選地，所述第一電極、所述第二電極以及所述第三電極均為透明ITO電極。

優(yōu)選地，所述絕緣層的厚度為h，且50mm≤h≤100mm。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的波前傳感器，在測(cè)量過(guò)程中，無(wú)需移動(dòng)微透鏡陣列結(jié)構(gòu)或圖像傳感器，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)與圖像傳感器之間的距離保持不變，提升測(cè)量精度，同時(shí)，電源電路根據(jù)測(cè)量需要，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓，改變波前傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的波前傳感器示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型提供的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)平面示意圖；

圖4是本實(shí)用新型提供的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)加電示意圖；

圖5是本實(shí)用新型提供的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)加電另一示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型提供的波前傳感器1，包括微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10、圖像傳感器11和電源電路12，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10與圖像傳感器11相對(duì)設(shè)置，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10與電源電路12連接，其中，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10包括依次相對(duì)設(shè)置的第一電極101、第二電極102以及第三電極103，第一電極101與第二電極102之間設(shè)有絕緣層104，第二電極102與第三電極103之間設(shè)有液晶層105，當(dāng)?shù)谝浑姌O101、第三電極103與電源電路12連接，電源電路12提供第一驅(qū)動(dòng)電壓V1,當(dāng)?shù)诙姌O102、第三電極103與電源電路12連接，電源電路12提供第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，第一驅(qū)動(dòng)電壓V1不同于第二驅(qū)動(dòng)電壓V2。

如圖1與圖3所示，本實(shí)施例提供的波前傳感器1，當(dāng)?shù)谝浑姌O101、第三電極103分別與電源電路12連接，電源電路12提供第一驅(qū)動(dòng)電壓V1，在第一驅(qū)動(dòng)電壓V1的作用下，液晶層105內(nèi)的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成第一透鏡單元(圖中未示出)，光束經(jīng)過(guò)第一透鏡單元改變其傳輸方向，聚焦于圖像傳感器11的采集面，第二電極102、第三電極103分別與電源電路12連接，電源電路12提供第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，在第二驅(qū)動(dòng)電壓V2的作用下，液晶層105內(nèi)的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成第二透鏡單元(圖中未示出)，光束經(jīng)過(guò)第二透鏡單元改變其傳輸方向，聚焦于圖像采集器的采集面，由于第一驅(qū)動(dòng)電壓V1不同于第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，因此，第一透鏡單元的直徑不同于第二透鏡單元的直徑，進(jìn)而本實(shí)施例提供的波前傳感器1可以在不改變分辨率的前提下，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電壓，從而改變光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

如圖3所示，本實(shí)施例提供的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10設(shè)有三層電極，其中，第三電極103為公共電極，第一電極101與第二電極102為驅(qū)動(dòng)電極，對(duì)第一電極101、第三電極103施加第一驅(qū)動(dòng)電壓V1，液晶層105內(nèi)的液晶分子形成第一透鏡單元，對(duì)第二電極102、第三電極103施加第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，液晶層105內(nèi)的液晶分子形成第二透鏡單元，電源電路12根據(jù)測(cè)量需要，實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓，改變波前傳感器1的動(dòng)態(tài)范圍。

如圖1所示，本實(shí)施例提供的波前傳感器1在測(cè)量過(guò)程中，無(wú)需移動(dòng)微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10或圖像傳感器11，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10與圖像傳感器11之間的距離保持不變，提升測(cè)量精度。

如圖2與圖4、圖5所示，本實(shí)施例提供的第一電極101上設(shè)有陣列排布的第一圓孔，第二電極102上設(shè)有陣列排布的第二圓孔，第一圓孔的孔徑大于第二圓孔的孔徑，當(dāng)電源電路12對(duì)第一電極101、第三電極103施加第一驅(qū)動(dòng)電壓V1，液晶層105內(nèi)的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成第一透鏡單元，當(dāng)電源電路12對(duì)第二電極102、第三電極103施加第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，液晶層105內(nèi)的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成第二透鏡單元，由于第一圓孔的孔徑大于第二圓孔的孔徑，因此，第一透鏡單元的直徑大于第二透鏡單元的直徑，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電壓，根據(jù)外界條件的改變，自由快速地在大直徑和小直徑工作模式進(jìn)行切換，改變波前傳感器1的動(dòng)態(tài)范圍。

本實(shí)施例提供的第一圓孔的孔徑為a，第二圓孔的孔徑為b，且a＝2b，對(duì)第一圓孔、第二圓孔加工更加方便。

如圖2所示，在本實(shí)施例中，第三電極103為面電極，安裝方便。

如圖1與圖2所示，本實(shí)施例中微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10還包括相對(duì)設(shè)置的第一基板106與第二基板107，第一電極101設(shè)置于第一基板106上，第三電極103設(shè)置于第二基板107上，第二基板107與圖像傳感器11之間的距離為微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10的焦距f，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10與圖像傳感器11之間距離保持不變，僅需改變施加電壓，就可以調(diào)整波前傳感器1的動(dòng)態(tài)范圍。本實(shí)施例提供的波前傳感器1在測(cè)量過(guò)程中，第二基板107與圖像傳感器11之間的距離保持不變，當(dāng)電源電路12對(duì)第一電極101、第三電極103施加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，液晶層105內(nèi)的液晶分子形成液晶透鏡單元，當(dāng)電源電路12對(duì)第二電極102、第三電極103施加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓，液晶層105內(nèi)的液晶分子形成液晶透鏡單元，相較于現(xiàn)有的波前傳感器要求施加的電壓與透鏡焦距相匹配，而本實(shí)施例提供的波前傳感器1對(duì)施加的電壓無(wú)特殊要求，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，操作方便。

如圖1與圖3所示，第一電極101、第三電極103分別與電源電路12連接，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10形成的透鏡直徑為d₁，第二電極102、第三電極103分別與電源電路12連接，微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10形成的透鏡直徑為d₂，其中d₁＞d₂，通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電壓，從而改變透鏡單元的直徑，實(shí)現(xiàn)調(diào)整波前傳感器1的動(dòng)態(tài)范圍，無(wú)需調(diào)整微透鏡陣列結(jié)構(gòu)10或圖像傳感器11，調(diào)整精度高。

如圖1與圖3所示，圖像傳感器11的像素尺寸為δ，當(dāng)透鏡直徑為d₁，圖像傳感器11檢測(cè)到的波前最小傾角為波前最大傾角為當(dāng)透鏡直徑為d₂，圖像傳感器11檢測(cè)到的波前最小傾角為波前最大傾角為其中通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)電壓，根據(jù)外界條件的改變，自由快速地在大直徑和小直徑工作模式進(jìn)行切換，改變波前傳感器1的動(dòng)態(tài)范圍。

如圖1、圖4與圖5所示，電源電路12包括電壓切換子電路(圖中未示出)，電壓切換子電路用于將第一驅(qū)動(dòng)電壓V1切換為第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，或?qū)⒌诙?qū)動(dòng)電壓V2切換為第一驅(qū)動(dòng)電壓V1，電壓切換子電路根據(jù)外界條件的改變，自由快速地在第一驅(qū)動(dòng)電壓V1、第二驅(qū)動(dòng)電壓V2之間進(jìn)行切換，響應(yīng)及時(shí)。

如圖1與圖4所示，第一電極101、第二電極102以及第三電極103均為透明ITO電極，本實(shí)施例選取ITO電極取材方便，降低制造成本。

如圖1與圖3所示，絕緣層104的厚度為h，且50mm≤h≤100mm，絕緣層104用于隔絕第一電極101與第二電極102，確保電源電路12向第一電極101、第三電極103提供第一驅(qū)動(dòng)電壓V1，第二電極102不會(huì)影響第一電極101的正常工作，同樣地，當(dāng)電源電路12向第二電極102、第三電極103提供第二驅(qū)動(dòng)電壓V2，第一電極101不會(huì)影響第二電極102的正常工作。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。