傾斜（光学）

光学において、傾きとは光線が伝わる方向の偏差のことです。

傾斜は、光学系の瞳孔全体にわたる波面または位相プロファイルの X 方向と Y 方向の両方の平均 傾斜を定量化します。ピストン(最初のゼルニケ多項式項) と組み合わせて、X および Y 傾斜は 2 番目と 3 番目のゼルニケ多項式を使用してモデル化できます。

X-チルト:${\displaystyle a_{1}\rho \cos(\theta )}$

Y 傾斜:${\displaystyle a_{2}\rho \sin(\theta )}$

ここで はによる正規化された半径であり、は による方位角です。 ${\displaystyle \rho}$${\displaystyle 0\leq \rho \leq 1}$${\displaystyle \theta}$${\displaystyle 0\leq \theta \leq 2\pi }$

および係数は通常、選択された光の波長の割合として表されます。 ${\displaystyle a_{1}}$${\displaystyle a_{2}}$

ピストンとチルトは、波面の 曲率を表現またはモデル化していないため、実際には真の光学収差ではありません。焦点外れは、真の光学収差の最低次です。ピストンとチルトを、それ以外の点では完璧な波面から差し引くと、完璧な収差のない画像が形成されます。

X 方向と Y 方向の両方向における急速な光学傾斜は、ジッターと呼ばれます。ジッターは、3 次元の機械的振動、および空気力学的流れ場における急速な 3D屈折によって発生する可能性があります。適応光学システムでは、ミラーの X 角度と Y 角度をコンピューター制御で小さく急速な変更を可能にする動的 2 軸マウントに取り付けられた平面ミラーを使用して、ジッターを補正できます。これは、「高速ステアリング ミラー」または FSM と呼ばれることがよくあります。ジンバル式光学ポインティング システムでは、物体を機械的に追跡したり、投影されたレーザー ビームを数百マイクロラジアンよりはるかに優れた状態に安定させたりすることはできません。空気力学的乱流によるバフェッティングにより、ポインティングの安定性がさらに低下します。

しかし、光には目立った運動量がなく、コンピュータ制御の FSM から反射することで、画像またはレーザー ビームを 1 マイクロラジアン、または数百ナノラジアンに安定化できます。これにより、動きによる画像のぼやけや遠距離場のレーザー ビームのジッターがほぼ完全に排除されます。視線安定化の程度に対する制限は、FSM 傾斜のダイナミック レンジが限られていることと、ミラー傾斜角度を変更できる最高周波数によって生じます。ほとんどの FSM は、数波長の傾斜と 1キロヘルツを超える周波数で駆動できます。

FSM ミラーは光学的に平坦であるため、FSM を瞳孔像に配置する必要はありません。2 つの FSM を組み合わせてビームウォーク防止ペアを作成すると、ビームの指向角度だけでなくビームの中心の位置も安定します。ビームウォーク防止 FSM は、可変ミラー(瞳孔像に配置する必要があります) の前に配置され、可変ミラー上の瞳孔像の位置を安定させ、可変ミラーのフェースプレート上の 波面移動またはせん断によって生じる補正誤差を最小限に抑えます。

• Malacara, D., Optical Shop Testing - Second Edition、John Wiley and Sons、1992年、ISBN  0-471-52232-5。