哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法

李大禹; 朱召义; 王少鑫; 宣丽

doi:10.3788/YJYXS20173202.0124

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哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法

驱动与控制 | 更新时间：2020-07-07

- 哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法
- Adaptive control of EMCCD gain in Hartmann wavefront sensor
- 液晶与显示 2017年32卷第2期页码：124-131
- 作者机构：
  
  1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林长春 130033
  2.中国科学院大学, 北京 100049
- 作者简介：
  
  [ "李大禹(1979-), 男, 吉林长春人, 博士, 副研究员, 主要从事液晶自适应光学波前处理的研究.E-mail:lidayu@ciomp.ac.cn" ]
  宣丽(1957-), 女, 江苏常州人, 博士, 研究员, 主要从事液晶自适应光学系统与液晶光学器件的研究.E-mail:xuanli@ciomp.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(61405194);National Natural Science Foundation of China(61405194)
- DOI：10.3788/YJYXS20173202.0124
  中图分类号： O753;TP217
- 收稿日期：2016-09-19，
  
  录用日期：2016-11-15，
  
  纸质出版日期：2017-02-05
- 稿件说明：
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李大禹, 朱召义, 王少鑫, 等. 哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法[J]. 液晶与显示, 2017,32(2):124-131.

Da-yu LI, Zhao-yi ZHU, Shao-xin WANG, et al. Adaptive control of EMCCD gain in Hartmann wavefront sensor[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2017, 32(2): 124-131.
李大禹, 朱召义, 王少鑫, 等. 哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法[J]. 液晶与显示, 2017,32(2):124-131. DOI： 10.3788/YJYXS20173202.0124.

Da-yu LI, Zhao-yi ZHU, Shao-xin WANG, et al. Adaptive control of EMCCD gain in Hartmann wavefront sensor[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2017, 32(2): 124-131. DOI： 10.3788/YJYXS20173202.0124.

摘要

本文提出自适应光学成像系统中哈特曼波前探测器电子倍增增益的自适应控制方法，以使哈特曼波前探测器保持较高的信噪比同时避免亮度过饱和。利用亮度接近哈特曼饱和值的光源作为被观测目标，探测到的光斑阵列中有一个最高亮度值

，统计200帧~500帧中的

，计算其相对统计帧数的均值

、

相对

的均方差值

；设定理想最高亮度值

比饱和亮度低3.0

~3.2

；再将光斑的亮度最大值相对一帧阵列中的光斑数计算平均值记为

，实时监测

；依据信号强度

与增益

的线性关系，事先测得哈特曼波前探测器的技术特征参数

、

和理想最高亮度值

，即可以由当前帧探测数据

和增益

计算得到所需调整的增益值

。

Abstract

Electron multiplying charge-coupled-device (EMCCD) in Hartmann wavefront sensor (WFS) makes the SNR higher than the ordinary CCD. However

a fixed EM gain may not work when the brightness of the observed target changes in large ranges within a few minutes. Thus

an adaptive control method of the Hartmann WFS' gain is proposed. The control value is the average of the maximum signals of all the light spots in a frame. The goal value for control is predetermined based on the linear relation of the signal with the EM gain and the number of photons collected in sub-apertures. The self-protection for brightness super saturation of the EMCCD has to be considered for the goal value. Simulations and experiments indicate that the proposed control method keeps the sensing in a high SNR without the self-protection of the EMCCD occurred even when the target brightness changes in sine curves.

关键词

Keywords

references

DENVIR D J, CONROY E. Electron multiplying CCDs[C]// Proceedings of the SPIE 4877, Opto-Ireland 2002:Optical Metrology, Imaging, and Machine Vision. Galway, Ireland:SPIE, 2002, 4877:55.

DOWNING M, FINGER G, BAADE D, et al. Detectors for AO wavefront sensing[C]// Proceedings of the SPIE 7015, Adaptive Optics Systems. Marseille, France:SPIE, 2008, 7015:70151R.

FEAUTRIER P, GACH J L, BALARD P, et al. The L3Vision CCD220 with its OCam test camera for AO applications in Europe[C]// Proceedings of the SPIE 7021, High Energy, Optical, and Infrared Detectors for Astronomy Ⅲ. Marseille, France:SPIE, 2008, 7021:70210C.

FEAUTRIER P, GACH J L, BALARD P, et al. Characterization of OCam and CCD220:the fastest and most sensitive camera to date for AO wavefront sensing[C]// Proceedings of the SPIE 7736, Adaptive Optics Systems Ⅱ. San Diego, California:SPIE, 2010, 7736:77360Z.

FOPPIANI I, BAFFA C, BILIOTTI V, et al. Photon counting CCDs as wavefront sensors for A.O.[C]// Proceedings of the SPIE 4839, Adaptive Optical System Technologies Ⅱ. Waikoloa, Hawai'i, United States:SPIE, 2003, 4839:312.

武星星, 刘金国, 周怀得, 等.制冷对电子倍增CCD相机成像质量的影响[J].光学精密工程, 2015, 23(10):528-532.

WU X X, LIU J G, ZHOU H D, et al. Influence of cooling on imaging quality of EMCCD camera[J]. Optics and Precision Engineering, 2015, 23(10):528-532. (in Chinese)

何家维, 何昕, 魏仲慧, 等.电子倍增CCD星相机的设计[J].光学精密工程, 2010, 18(6):1396-1403.

HE J W, HE X, WEI Z H, et al. Design of EMCCD cameras for star detection[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(6):1396-1403. (in Chinese)

张闻文, 陈钱.基于电子倍增CCD噪声特性的最佳工作模式[J].光学精密工程, 2008, 16(10):1977-1981.

ZHANG W W, CHEN Q. Optimum operation mode based on noise characteristics of electron multiplying CCD[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(10):1977-1981. (in Chinese)

杨莉, 吕相银, 金伟, 等.在轨卫星星等建模与计算[J].应用光学, 2014, 35(3):365-370.

YANG L, LÜ X Y, JIN W, et al. Model and calculation of orbital satellite apparent magnitude[J]. Journal of Applied Optics, 2014, 35(3):365-370. (in Chinese)

VITEK S, HOZMAN J. Image quality influenced by selected image-sensor parameters[C]// Proceedings of the SPIE 5036, Photonics, Devices, and Systems Ⅱ. Prague, Czech Republic:SPIE, 2003, 5036:14.

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