自适应光学系统的调整方法、自适应光学系统和存储自适应光学系统用程序的记录介质技术方案

自适应光学系统包括：对入射到调制面上的光学像的相位进行空间调制的空间光调制器；和从所述空间光调制器接收调制后的所述光学像的波前传感器，其包括由多个透镜二维状排列而成的透镜阵列，和对包含由所述透镜阵列形成的会聚光斑的光强度分布进行检测的光检测元件，所述自适应光学系统基于根据所述光强度分布得到的所述光学像的波前形状，对显示在所述空间光调制器上的相位图案进行控制来补偿波前畸变，在所述自适应光学系统中调整所述调制面与所述波前传感器的对应关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一个方面涉及自适应光学系统的调整方法、自适应光学系统和存储自适应光学系统用程序的记录介质。
技术介绍
在非专利文献1和2中记载有通过相位测量法来调整自适应光学系统的方法。相位测量法是一种将已知的相位分布显示在空间光调制器上，然后利用波前传感器测量该相位分布，通过将其测量结果与已知的相位分布进行对照，使调制面上的坐标与检测面上的坐标彼此对应的方法。现有技术文献非专利文献非专利文献1：AbdulAwwal,etal.,“CharacterizationandOperationofaLiquidCrystalAdaptiveOpticsPhoropter”,ProceedingsofSPIE,Volume5169,pp104-122(2003)非专利文献2：JasonPorter,HopeQueener,JuliannaLin,KarenThorn,andAbdulAwwal“AdaptiveOpticsforVisionScience”,WileyInterscience,Charpter18,pp496-499(2006)
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题自适应光学技术是一种使用波前传感器测量光学像差(波前畸变)，并根据其结果控制波前调制元件(空间光调制器)来动态地消除像差的技术。通过该自适应光学技术，可以提高成像特性、聚光度、图像SN比、测量精度。以往，自适应光学技术主要用于天体望远镜、大型激光器装置。近年来，自适应光学技术也开始被应用于眼底摄像机、激光扫描检眼镜、光学干涉断层装置、激光显微镜等。使用了这种自适应光学技术的成像技术能够以以往无法达到的高分辨率进行观察。例如，通过在用于观察眼睛里面(眼底)的眼底成像装置中应用自适应光学技术，消除由眼球产生的像差，能够鲜明地描绘出例如视细胞、神经纤维、毛细血管等眼底精细结构。并且，不只是眼部疾病，也能够应用于循环器官类疾病的早期诊断。用于实现上述自适应光学技术的自适应光学系统主要由空间光调制器、波前传感器和对它们进行控制的控制装置构成。并且，为了使自适应光学系统正确地工作，完全消除波前畸变，需要对自适应光学系统进行调整(calibration，校准)。自适应光学系统的校准主要调整空间光调制器的控制信号与波前传感器的测量信号的对应关系。该对应关系大致分为以下2种。(1)空间光调制器的控制信号的大小与波前传感器的测量信号的大小的对应关系(2)空间光调制器中的控制点的位置与波前传感器中的测量点的位置的对应关系上述(1)的对应关系能够根据空间光调制器的相位调制特性容易地获得。空间光调制器的相位调制特性有时也依赖于空间光调制器的使用环境(例如温度或时效变化)，但大多情况为可忽视的量级。另外，上述(2)的对应关系依赖于空间光调制器与波前传感器的空间位置关系(主要是在与光轴交叉的面内的位置关系)。在自适应光学系统中，以光的波长以下(例如，亚微米量级)的精度对波前进行控制。因此，由于搬运时或设置场所的振动，或用于保持波前传感器或空间光调制器的部件的热变形等，会导致在波前传感器中测量的相位分布与显示在空间光调制器上的补偿用相位图案之间产生位置偏移。因此，针对上述(2)的调整作业不限于在组装或保养包含自适应光学系统的装置时进行，优选在即将使用装置前或在多次摄像的空闲期间也进行。因此，要求容易且高精度地执行上述调整作业的技术手段。但是，在非专利文献1所记载的相位测量法中，需要根据波前传感器的测量结果计算相位分布，因此，调整的精度依赖于空间光调制器的相位调制精度、波前传感器的相位测量精度和校准用的光学像的精度，不易稳定地实现高精度。鉴于这些问题点，本专利技术一个方面的目的在于，提供一种能够在短时间内高精度地调整波前传感器中测量的相位图案与显示在空间光调制器上的补偿用相位图案的对应关系的自适应光学系统的调整方法、自适应光学系统和存储自适应光学系统用程序的记录介质。解决问题的技术手段为了解决上述问题，本专利技术一个方面提供一种自适应光学系统的调整方法，自适应光学系统包括：对入射到调制面上的光学像的相位进行空间调制的空间光调制器；和从空间光调制器接收调制后的光学像的波前传感器，该波前传感器包括由多个透镜二维状排列而成的透镜阵列，和对包含由透镜阵列形成的会聚光斑的光强度分布进行检测的光检测元件，自适应光学系统基于根据光强度分布得到的光学像的波前形状，对显示在空间光调制器上的相位图案进行控制来补偿波前畸变，自适应光学系统的调整方法在自适应光学系统中调整调制面与波前传感器的对应关系，包括：第一光强度分布获取步骤，在使至少一个方向上具有线性的第一相位图案和空间上非线性的第二相位图案中的一者，显示在调制面上的要与多个透镜中的一个或彼此邻接的二个以上的透镜对应的第一区域中，并使第一和第二相位图案中的另一者显示在包围第一区域的第二区域中的状态下，利用光检测元件获取光强度分布；和调整步骤，基于第一光强度分布获取步骤中得到的光强度分布中包含的会聚光斑的清晰度，调整调制面与波前传感器的对应关系。另外，自适应光学系统的调整方法可以还包括：在使空间上非线性的相位图案显示在第一和第二区域中的状态下，利用光检测元件获取光强度分布的第二光强度分布获取步骤；和差值计算步骤，计算关于第一光强度分布获取步骤中得到的光强度分布中包含的会聚光斑的清晰度的数值，与关于第二光强度分布获取步骤中得到的光强度分布中包含的会聚光斑的清晰度的数值的差值，在调整步骤中，代替第一光强度分布获取步骤中得到的光强度分布中包含的会聚光斑的清晰度，基于差值计算步骤中得到的差值调整调制面与波前传感器的对应关系。此外，在自适应光学系统的调整方法中，调整步骤中的调制面与波前传感器的对应关系的调整，可以是显示波前畸变补偿用的相位图案时在调制面上设想的位置坐标与波前传感器的相对位置关系的调整。或者，在自适应光学系统的调整方法中，调整步骤中的调制面与波前传感器的对应关系的调整，可以是波前传感器的安装位置与空间光调制器的安装位置的相对关系的调整。此外，自适应光学系统的调整方法中，多个透镜的排列方向上的第一区域的宽度可以是多个透镜的排列节距的(n1/M)倍，其中，n1为自然数，M为调制面与透镜阵列之间的光学系统的成像倍率。此外，自适应光学系统的调整方法中，空间上非线性的相位图案(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应光学系统的调整方法，所述自适应光学系统包括：对入射到调制面上的光学像的相位进行空间调制的空间光调制器；和从所述空间光调制器接收调制后的所述光学像的波前传感器，该波前传感器包括由多个透镜二维状排列而成的透镜阵列，和对包含由所述透镜阵列形成的会聚光斑的光强度分布进行检测的光检测元件，所述自适应光学系统基于根据所述光强度分布得到的所述光学像的波前形状，对显示在所述空间光调制器上的相位图案进行控制来补偿波前畸变，所述自适应光学系统的调整方法在所述自适应光学系统中调整所述调制面与所述波前传感器的对应关系，包括：第一光强度分布获取步骤，在使至少一个方向上具有线性的第一相位图案和空间上非线性的第二相位图案中的一者，显示在所述调制面上的要与所述多个透镜中的一个或彼此邻接的二个以上的透镜对应的第一区域中，并使所述第一和第二相位图案中的另一者显示在包围所述第一区域的第二区域中的状态下，利用所述光检测元件获取所述光强度分布；和调整步骤，基于所述第一光强度分布获取步骤中得到的所述光强度分布中包含的所述会聚光斑的清晰度，调整所述调制面与所述波前传感器的对应关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.06 JP 2013-1198521.一种自适应光学系统的调整方法，所述自适应光学系统包括：
对入射到调制面上的光学像的相位进行空间调制的空间光调制
器；和
从所述空间光调制器接收调制后的所述光学像的波前传感器，该
波前传感器包括由多个透镜二维状排列而成的透镜阵列，和对包含由
所述透镜阵列形成的会聚光斑的光强度分布进行检测的光检测元件，
所述自适应光学系统基于根据所述光强度分布得到的所述光学像
的波前形状，对显示在所述空间光调制器上的相位图案进行控制来补
偿波前畸变，
所述自适应光学系统的调整方法在所述自适应光学系统中调整所
述调制面与所述波前传感器的对应关系，包括：
第一光强度分布获取步骤，在使至少一个方向上具有线性的第一
相位图案和空间上非线性的第二相位图案中的一者，显示在所述调制
面上的要与所述多个透镜中的一个或彼此邻接的二个以上的透镜对应
的第一区域中，并使所述第一和第二相位图案中的另一者显示在包围
所述第一区域的第二区域中的状态下，利用所述光检测元件获取所述
光强度分布；和
调整步骤，基于所述第一光强度分布获取步骤中得到的所述光强
度分布中包含的所述会聚光斑的清晰度，调整所述调制面与所述波前
传感器的对应关系。
2.如权利要求1所述的自适应光学系统的调整方法，还包括：
在使空间上非线性的相位图案显示在所述第一和第二区域中的状
态下，利用所述光检测元件获取所述光强度分布的第二光强度分布获
取步骤；和
差值计算步骤，计算关于所述第一光强度分布获取步骤中得到的
所述光强度分布中包含的所述会聚光斑的清晰度的数值，与关于所述
第二光强度分布获取步骤中得到的所述光强度分布中包含的所述会聚
光斑的清晰度的数值的差值，
在所述调整步骤中，代替所述第一光强度分布获取步骤中得到的
所述光强度分布中包含的所述会聚光斑的清晰度，基于所述差值计算
步骤中得到的所述差值调整所述调制面与所述波前传感器的对应关
系。
3.如权利要求1或2所述的自适应光学系统的调整方法，其中，
所述调整步骤中的所述调制面与所述波前传感器的对应关系的调
整，是显示波前畸变补偿用的所述相位图案时在所述调制面上设想的
位置坐标与所述波前传感器的相对位置关系的调整。
4.如权利要求1或2所述的自适应光学系统的调整方法，其中，
所述调整步骤中的所述调制面与所述波前传感器的对应关系的调
整，是所述波前传感器的安装位置与所述空间光调制器的安装位置的
相对关系的调整。
5.如权利要求1～4中任一项所述的自适应光学系统的调整方法，
其中，
所述多个透镜的排列方向上的所述第一区域的宽度是所述多个透
镜的排列节距的n1/M倍，
其中，n1为自然数，M为所述调制面与所述透镜阵列之间的光学
系统的成像倍率。
6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪欣，井上卓，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP