กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

ระบบเลนส์ปรับได้

Adaptive optics ( AO ) เป็นเทคนิคการปรับรูปทรงกระจกอย่างแม่นยำเพื่อชดเชยการบิดเบือนของแสง

ระบบเลนส์ปรับได้

สามารถวัดหน้าคลื่นของภาพที่ผิดเพี้ยน (ซ้าย) ได้โดยใช้เซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่น (กลาง) จากนั้นจึงแก้ไขโดยใช้กระจกปรับรูปได้ (ขวา)

Adaptive optics ( AO ) เป็นเทคนิคการปรับรูปทรงกระจกอย่างแม่นยำเพื่อชดเชยการบิดเบือนของแสง ใช้ในกล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์[ 1 ]และระบบสื่อสารด้วยเลเซอร์เพื่อขจัดผลกระทบจากการบิดเบือนของบรรยากาศในกล้องจุลทรรศน์[ 2 ]การผลิตทางแสง[ 3 ]และในระบบการถ่ายภาพจอประสาทตา ( จักษุวิทยา ) [ 4 ]เพื่อลดความคลาดเคลื่อนทางแสง Adaptive optics ทำงานโดยการวัดการบิดเบือนในหน้าคลื่นและชดเชยด้วยอุปกรณ์ที่แก้ไขข้อผิดพลาดเหล่านั้น เช่นกระจกที่ปรับรูปทรงได้หรืออาร์เรย์ ผลึกเหลว

ระบบปรับแก้ภาพด้วยเลนส์ (Adaptive optics) ไม่ควรสับสนกับ ระบบปรับแก้ภาพด้วย เลนส์แบบแอคทีฟ (Active optics ) ซึ่งทำงานในระยะเวลาที่ยาวนานกว่าเพื่อแก้ไขรูปทรงเรขาคณิตของกระจกหลัก

วิธีการอื่นๆ สามารถให้ความละเอียดสูงกว่าขีดจำกัดที่เกิดจากการบิดเบือนของชั้นบรรยากาศได้ เช่นการถ่ายภาพแบบสเปคเคิลการสังเคราะห์รูรับแสงและการถ่ายภาพแบบลัคกี้หรือโดยการเคลื่อนย้ายออกไปนอกชั้นบรรยากาศด้วยกล้องโทรทัศน์อวกาศเช่นกล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิ

ประวัติศาสตร์

กระจกเปลือกบางแบบปรับได้[ 5 ]

ระบบปรับเลนส์อัตโนมัติได้รับการคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดยHorace W. Babcockในปี พ.ศ. 2496 [ 6 ] [ 7 ]และยังได้รับการพิจารณาในนิยายวิทยาศาสตร์ เช่นใน นวนิยาย Tau ZeroของPoul Anderson (พ.ศ. 2513) แต่ระบบนี้ไม่ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายจนกระทั่งความก้าวหน้าของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2533 ทำให้เทคนิคนี้ใช้งานได้จริง

งานพัฒนาเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบปรับเลนส์ปรับได้นั้นดำเนินการโดยกองทัพสหรัฐฯ ในช่วงสงครามเย็นและมีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการติดตามดาวเทียมของโซเวียต[ 8 ]

กระจกปรับรูปทรงได้ ด้วย ระบบไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) และแนวคิดแม่เหล็ก ปัจจุบัน กระจก ปรับรูปทรงได้ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในงานปรับรูปทรงหน้าคลื่นสำหรับระบบปรับแสงแบบปรับได้ เนื่องจากความอเนกประสงค์ ระยะการเคลื่อนที่ ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี และการแก้ไขหน้าคลื่นที่มีความละเอียดสูง

การแก้ไขการเอียง

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของออปติกปรับได้คือการแก้ไขการเอียงแบบทิป-ทิลต์ [ 9 ] ซึ่งสอดคล้องกับการแก้ไขการเอียงของหน้าคลื่นในสองมิติ (เทียบเท่ากับการแก้ไขการชดเชยตำแหน่งของภาพ) การดำเนินการนี้ทำได้โดยใช้กระจกทิป-ทิลต์ที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วซึ่งหมุนเล็กน้อยรอบแกนสองแกนของมันด้วยวิธีนี้สามารถขจัดความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากบรรยากาศ ได้เป็นจำนวนมาก [ 10 ]

กระจกเอียงแบบ Tip–tilt เป็นกระจกแบบแบ่ง ส่วน ที่มีส่วนประกอบเพียงส่วนเดียวที่สามารถเอียงและหมุนได้ แทนที่จะมีส่วนประกอบหลายส่วนที่สามารถเอียงและหมุนได้อย่างอิสระ เนื่องจากความเรียบง่ายของกระจกดังกล่าวและมีระยะการเคลื่อนที่มาก หมายความว่ามีกำลังการแก้ไขสูง ระบบ AO ส่วนใหญ่จึงใช้กระจกเหล่านี้ในการแก้ไขความคลาดเคลื่อนลำดับต่ำก่อน จากนั้นจึงแก้ไขความคลาดเคลื่อนลำดับสูงด้วยกระจกแบบปรับรูปทรงได้[ 10 ]

ในดาราศาสตร์

การมองเห็นในชั้นบรรยากาศ

ภาพจำลองเนกาทีฟของดาวฤกษ์ที่มองผ่านกล้องโทรทรรศน์ แผงด้านซ้ายแสดงภาพเคลื่อนไหวช้าของดาวฤกษ์โดยไม่มีการจำลองระบบปรับโฟกัสอัตโนมัติ แผงด้านขวาแสดงภาพเคลื่อนไหวช้าของดาวฤกษ์ดวงเดียวกันเมื่อเปิดใช้งานระบบปรับโฟกัสอัตโนมัติแล้ว

เมื่อแสงจากดาวฤกษ์หรือวัตถุทางดาราศาสตร์อื่น ๆ เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกความปั่นป่วน ของบรรยากาศ (เช่น เกิดจากชั้นอุณหภูมิที่แตกต่างกันและความเร็วลมที่แตกต่างกันที่โต้ตอบกัน) อาจทำให้ภาพบิดเบี้ยวและเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่าง ๆ ได้[ 11 ]ภาพที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดใหญ่กว่าประมาณ 20 เซนติเมตร (0.20 เมตร; 7.9 นิ้ว) จะเบลอเนื่องจากการบิดเบี้ยวเหล่านี้

การตรวจจับและแก้ไขคลื่นหน้า

ระบบปรับแก้ภาพแบบปรับได้ (Adaptive Optics System) พยายามแก้ไขความบิดเบี้ยว เหล่านี้ โดยใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับหน้าคลื่นซึ่งรับแสงดาราศาสตร์บางส่วนกระจกปรับรูปทรงได้ที่อยู่ในเส้นทางแสง และคอมพิวเตอร์ที่รับข้อมูลจากตัวตรวจจับ[ 12 ]เซ็นเซอร์ตรวจจับหน้าคลื่นจะวัดความบิดเบี้ยวที่บรรยากาศสร้างขึ้นในช่วงเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีคอมพิวเตอร์จะคำนวณรูปร่างกระจกที่เหมาะสมที่สุดเพื่อแก้ไขความบิดเบี้ยวและพื้นผิวของกระจกปรับรูปทรงได้จะถูกปรับรูปร่างตามนั้น ตัวอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์ขนาด 8–10 เมตร (800–1,000 ซม.; 310–390 นิ้ว) (เช่นVLTหรือKeck ) สามารถสร้างภาพที่แก้ไขด้วย AO ได้ด้วย ความ ละเอียดเชิงมุม 30–60 มิลลิอาร์กวินาที (mas) ที่ ความยาวคลื่น อินฟราเรดในขณะที่ความละเอียดโดยไม่แก้ไขจะอยู่ที่ประมาณ 1 อาร์กวินาที

ในการปรับแก้ภาพด้วยระบบปรับแก้ภาพแบบปรับได้ (Adaptive Optics) จำเป็นต้องวัดรูปร่างของหน้าคลื่นที่เข้ามาโดยพิจารณาจากตำแหน่งในระนาบช่องรับแสงของกล้องโทรทรรศน์ โดยทั่วไป ช่องรับแสงทรงกลมของกล้องโทรทรรศน์จะถูกแบ่งออกเป็นพิกเซล จำนวนมาก ในเซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่น โดยอาจใช้เลนส์ ขนาดเล็กจำนวนมาก ( เซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่นแบบ Shack–Hartmann ) หรือใช้เซ็นเซอร์วัดความโค้งหรือเซ็นเซอร์รูปทรงพีระมิดที่ทำงานบนภาพของช่องรับแสงของกล้องโทรทรรศน์ จากนั้นจะคำนวณค่าเฉลี่ยของการรบกวนหน้าคลื่นในแต่ละพิกเซล แผนที่พิกเซลของหน้าคลื่นนี้จะถูกป้อนเข้าสู่กระจกปรับรูปได้ (Deformable Mirror) และใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาดของหน้าคลื่นที่เกิดจากชั้นบรรยากาศ ไม่จำเป็นต้องทราบ รูปร่างหรือขนาดของ วัตถุทางดาราศาสตร์ แม้แต่วัตถุ ในระบบสุริยะที่ไม่ใช่จุดก็สามารถใช้ในเซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่นแบบ Shack–Hartmann ได้ และโครงสร้างที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ก็มักถูกนำมาใช้ในการปรับแก้ภาพแบบปรับได้ในกล้องโทรทรรศน์สุริยะ กระจกปรับรูปได้จะแก้ไขแสงที่เข้ามาเพื่อให้ภาพคมชัด

การใช้ดาวนำทาง

ดาวนำทางธรรมชาติ

เนื่องจากเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์มักมีความสว่างน้อยเกินไปที่จะใช้เป็นดาวอ้างอิงในการวัดรูปร่างของหน้าคลื่นแสง จึงสามารถใช้ ดาวนำทาง ที่สว่างกว่าและอยู่ใกล้เคียง แทนได้ แสงจากเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ได้ผ่านความปั่นป่วนของชั้นบรรยากาศในระดับเดียวกับแสงจากดาวอ้างอิง ดังนั้นภาพของเป้าหมายทางวิทยาศาสตร์จึงได้รับการแก้ไขเช่นกัน แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะมีความแม่นยำต่ำกว่าก็ตาม

ความจำเป็นของดาวอ้างอิงหมายความว่าระบบปรับแก้ภาพแบบปรับได้ไม่สามารถทำงานได้ทุกที่บนท้องฟ้า แต่จะทำงานเฉพาะในบริเวณที่มีดาวนำทางที่มีความสว่าง เพียงพอ (สำหรับระบบปัจจุบัน ประมาณแมกนิจูด 12–15) อยู่ใกล้กับวัตถุที่สังเกตเท่านั้น ซึ่งจำกัดการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์อย่างมาก ข้อจำกัดที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือขอบเขตการมองเห็นที่แคบซึ่งการแก้ไขแบบปรับแก้ภาพแบบปรับได้จะมีประสิทธิภาพ เมื่อระยะเชิงมุมจากดาวนำทางเพิ่มขึ้น คุณภาพของภาพจะลดลง เทคนิคที่เรียกว่า "ระบบปรับแก้ภาพแบบปรับได้หลายคอนจูเกต" ใช้กระจกปรับรูปได้หลายบานเพื่อให้ได้ขอบเขตการมองเห็นที่กว้างขึ้น[ 13 ]

ดาวนำทางเทียม

ลำแสงเลเซอร์ที่พุ่งตรงไปยังใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกลำแสงเลเซอร์นี้สามารถใช้เป็นดาวนำทางสำหรับระบบปรับโฟกัสอัตโนมัติ (AO) ได้

อีกทางเลือกหนึ่งคือการใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อสร้างแหล่งกำเนิดแสงอ้างอิง ( ดาวนำทางเลเซอร์หรือ LGS) ในชั้นบรรยากาศ LGS มีสองประเภท ได้แก่ ดาวนำทาง เรย์ลีและดาวนำทางโซเดียม ดาวนำทางเรย์ลีทำงานโดยการปล่อย แสงเลเซอร์ซึ่งโดยปกติจะมีความยาวคลื่นใกล้เคียงกับ รังสี อัลตราไวโอเลตและตรวจจับการกระเจิงกลับจากอากาศที่ระดับความสูงระหว่าง 15 ถึง 25 กิโลเมตร (49,000 ถึง 82,000 ฟุต) ดาวนำทางโซเดียมใช้แสงเลเซอร์ที่ความยาวคลื่น 589 นาโนเมตรเพื่อกระตุ้นอะตอมโซเดียมในชั้นมีโซสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์ ให้เกิดการสั่นพ้อง ซึ่งจะทำให้ดูเหมือน "เรืองแสง" จากนั้นสามารถใช้ LGS เป็นตัวอ้างอิง หน้าคลื่น ได้เช่นเดียวกับดาวนำทางตามธรรมชาติ – ยกเว้นว่ายังคงต้องใช้ดาวอ้างอิงตามธรรมชาติ (ที่จางกว่ามาก) สำหรับข้อมูลตำแหน่งภาพ (การเอียง/การพลิกคว่ำ) เลเซอร์มักจะถูกปล่อยออกมาเป็นพัลส์ โดยการวัดชั้นบรรยากาศจะจำกัดอยู่ในช่วงเวลาไม่กี่ไมโครวินาทีหลังจากปล่อยพัลส์แล้ว ระบบนี้จึงสามารถละเลยแสงที่กระจัดกระจายส่วนใหญ่ที่ระดับพื้นดินได้ โดยจะตรวจจับเฉพาะแสงที่เดินทางขึ้นไปในชั้นบรรยากาศสูงเป็นเวลาหลายไมโครวินาทีแล้วกลับลงมาเท่านั้น

ในการถ่ายภาพจอประสาทตา

ภาพประกอบแสดงระบบปรับแสงอัตโนมัติ (แบบง่าย) แสงจะตกกระทบกระจกเอียง (TT) ก่อน จากนั้นจึงตกกระทบกระจกปรับรูปทรง (DM) ซึ่งทำหน้าที่แก้ไขหน้าคลื่น ส่วนหนึ่งของแสงจะถูกแยกออกโดยตัวแยกแสง (BS) ไปยังเซ็นเซอร์ตรวจจับหน้าคลื่นและฮาร์ดแวร์ควบคุม ซึ่งจะส่งสัญญาณที่อัปเดตแล้วไปยังกระจก DM และกระจก TT

ระบบปรับแก้ภาพอัตโนมัติ (Adaptive optics) มีการประยุกต์ใช้ในจักษุวิทยาความคลาดเคลื่อนของแสงในดวงตา (Ocular aberrations)คือการบิดเบี้ยวของหน้าคลื่นแสงที่ผ่านรูม่านตาความคลาดเคลื่อนทางแสงเหล่านี้ลดคุณภาพของภาพที่เกิดขึ้นบนจอประสาทตา บางครั้งจึงจำเป็นต้องสวมแว่นตาหรือคอนแทคเลนส์ในกรณีของการถ่ายภาพจอประสาทตา แสงที่ผ่านออกจากดวงตาจะมีการบิดเบี้ยวของหน้าคลื่นแสงในลักษณะเดียวกัน ทำให้ไม่สามารถมองเห็นโครงสร้างระดับจุลภาค (เซลล์และเส้นเลือดฝอย) ของจอประสาทตาได้ แว่นตาและคอนแทคเลนส์ช่วยแก้ไข "ความคลาดเคลื่อนระดับต่ำ" เช่นการเบลอภาพและสายตาเอียงซึ่งมักจะคงที่ในมนุษย์เป็นเวลานาน (หลายเดือนหรือหลายปี) แม้ว่าการแก้ไขความคลาดเคลื่อนเหล่านี้จะเพียงพอสำหรับการมองเห็นตามปกติ แต่โดยทั่วไปแล้วไม่เพียงพอที่จะทำให้ได้ความละเอียดระดับจุลภาค นอกจากนี้ “ความคลาดเคลื่อนลำดับสูง” เช่น โคม่าความคลาดเคลื่อนทรงกลมและความคลาดเคลื่อนรูปสามเหลี่ยม ก็ต้องได้รับการแก้ไขด้วยเช่นกันเพื่อให้ได้ความละเอียดระดับกล้องจุลทรรศน์ ความคลาดเคลื่อนลำดับสูงนั้นแตกต่างจากความคลาดเคลื่อนลำดับต่ำตรงที่ไม่คงที่เมื่อเวลาผ่านไป และอาจเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงเวลาตั้งแต่ 0.1 วินาทีถึง 0.01 วินาที การแก้ไขความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ต้องอาศัยการวัดและการชดเชยอย่างต่อเนื่องด้วยความถี่สูง

การวัดความคลาดเคลื่อนของดวงตา

โดยทั่วไป การวัด ความคลาดเคลื่อนของดวงตาจะใช้เซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่นและเซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่นที่ใช้กันมากที่สุดคือเซ็นเซอร์แบบShack–Hartmannความคลาดเคลื่อนของดวงตาเกิดจากความไม่สม่ำเสมอของเฟสในเชิงพื้นที่ของหน้าคลื่นที่ออกจากดวงตา ในเซ็นเซอร์วัดหน้าคลื่นแบบ Shack-Hartmann จะวัดความคลาดเคลื่อนเหล่านี้โดยการวางอาร์เรย์สองมิติของเลนส์ขนาดเล็ก (เลนส์เล็ก) ในระนาบรูม่านตาที่สอดคล้องกับรูม่านตา และวางชิป CCD ไว้ที่ระนาบโฟกัสด้านหลังของเลนส์เล็ก เลนส์เล็กทำให้เกิดจุดโฟกัสบนชิป CCD และตำแหน่งของจุดเหล่านี้จะถูกคำนวณโดยใช้อัลกอริทึมการหาจุดศูนย์กลาง ตำแหน่งของจุดเหล่านี้จะถูกเปรียบเทียบกับตำแหน่งของจุดอ้างอิง และการกระจัดระหว่างทั้งสองจะถูกใช้เพื่อกำหนดความโค้งเฉพาะที่ของหน้าคลื่น ทำให้สามารถสร้างข้อมูลหน้าคลื่นขึ้นใหม่ได้ทางตัวเลข ซึ่งเป็นการประมาณค่าความไม่สม่ำเสมอของเฟสที่ทำให้เกิดความ คลาดเคลื่อน

การแก้ไขความคลาดเคลื่อนทางสายตา

เมื่อทราบค่าความคลาดเคลื่อนของเฟสเฉพาะจุดในหน้าคลื่นแล้ว สามารถแก้ไขได้โดยการวางตัวปรับเฟส เช่น กระจกปรับรูปทรงได้ ไว้ที่ระนาบอื่นในระบบซึ่งสอดคล้องกับรูม่านตา ค่าความคลาดเคลื่อนของเฟสเหล่านี้สามารถนำมาใช้สร้างหน้าคลื่นขึ้นใหม่ ซึ่งสามารถใช้ควบคุมกระจกปรับรูปทรงได้ หรืออีกทางหนึ่ง ค่าความคลาดเคลื่อนของเฟสเฉพาะจุดเหล่านี้สามารถนำมาใช้คำนวณคำสั่งของกระจกปรับรูปทรงได้โดยตรง

การทำงานแบบวงจรเปิดเทียบกับการทำงานแบบวงจรปิด

หากวัดค่าความคลาดเคลื่อนของหน้าคลื่นก่อนที่จะได้รับการแก้ไขโดยตัวแก้ไขหน้าคลื่น การทำงานนั้นจะเรียกว่าเป็นการทำงานแบบ "วงจรเปิด"

หากวัดค่าความคลาดเคลื่อนของหน้าคลื่นหลังจากที่ได้รับการแก้ไขโดยตัวแก้ไขหน้าคลื่นแล้ว การทำงานนั้นจะเรียกว่า "วงปิด" ในกรณีหลังนี้ ค่าความคลาดเคลื่อนของหน้าคลื่นที่วัดได้จะมีขนาดเล็ก และมีโอกาสมากขึ้นที่จะขจัดข้อผิดพลาดในการวัดและการแก้ไข การแก้ไขแบบวงปิดจึงเป็นมาตรฐาน

แอปพลิเคชัน

Adaptive optics ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในการถ่ายภาพจอประสาทตาด้วยการส่องสว่างแบบฟลัดไลท์ เพื่อสร้างภาพของเซลล์รูปกรวยเดี่ยวในดวงตาของมนุษย์ที่มีชีวิต นอกจากนี้ยังถูกนำมาใช้ร่วมกับการสแกนด้วยเลเซอร์จักษุวิทยาเพื่อสร้างภาพแรกของหลอดเลือดฝอยในจอประสาทตาและการไหลเวียนของเลือดที่เกี่ยวข้อง รวมถึงเซลล์เยื่อบุผิวเม็ดสีของจอประสาทตา นอกเหนือจากเซลล์รูปกรวยเดี่ยว (ในดวงตาของมนุษย์ที่มีชีวิตเช่นกัน) เมื่อรวมกับOptical Coherence Tomographyแล้ว Adaptive optics ยังช่วยให้สามารถรวบรวม ภาพ สามมิติ แรกของ เซลล์รับแสงรูปกรวยที่มีชีวิตได้[ 14 ]

ในกล้องจุลทรรศน์

กระจกปรับรูปทรงได้สามารถใช้แก้ไขข้อผิดพลาดของหน้าคลื่นในกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ได้

ในกล้องจุลทรรศน์ มีการใช้ระบบปรับแก้ภาพเพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากตัวอย่าง[ 15 ]การแก้ไขหน้าคลื่นที่ต้องการจะวัดโดยตรงโดยใช้เซ็นเซอร์หน้าคลื่นหรือประมาณโดยใช้เทคนิค AO แบบไร้เซ็นเซอร์

การใช้งานอื่นๆ

GRAAL เป็นเครื่องมือปรับเลนส์แบบปรับได้บนชั้นพื้นดินที่ได้รับความช่วยเหลือจากเลเซอร์[ 16 ]

นอกจากจะใช้เพื่อปรับปรุงการถ่ายภาพทางดาราศาสตร์ในเวลากลางคืนและการถ่ายภาพจอประสาทตาแล้ว เทคโนโลยีเลนส์ปรับได้ยังถูกนำไปใช้ในด้านอื่นๆ อีกด้วย เช่น การใช้เลนส์ปรับได้ในการศึกษาดวงอาทิตย์ที่หอดูดาวต่างๆ อย่างกล้องโทรทรรศน์สุริยะขนาด 1 เมตรของสวีเดน กล้องโทรทรรศน์ สุริยะดันน์และหอดูดาวสุริยะบิ๊กแบร์ นอกจากนี้ยังคาดว่าจะถูกนำมาใช้ในด้านการทหาร โดยช่วยให้ เลเซอร์ที่ติดตั้งบนพื้นดินและในอากาศสามารถยิงและทำลายเป้าหมายในระยะไกล รวมถึงดาวเทียมในวงโคจรได้ โครงการ เลเซอร์บนอากาศของหน่วยงานป้องกันขีปนาวุธ เป็นตัวอย่างสำคัญของเรื่องนี้

ออปติกแบบปรับได้ถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของ ระบบ การสื่อสารด้วยแสงในพื้นที่ว่าง แบบคลาสสิก [ 17 ] [ 18 ] และควอนตัม[ 19 ] [ 20 ] และเพื่อควบคุมเอาต์พุตเชิงพื้นที่ของใยแก้วนำแสง[ 21 ]

การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์รวมถึงการถ่ายภาพเรตินาซึ่งได้รวมเข้ากับการตรวจด้วย คลื่นแสง แบบออปติคอลโคเฮเร น ซ์[ 22 ]นอกจากนี้ การพัฒนา Adaptive Optics Scanning Laser Ophthalmoscope (AOSLO) ยังช่วยให้สามารถแก้ไขความคลาดเคลื่อนของคลื่นแสงที่สะท้อนจากเรตินาของมนุษย์ และถ่ายภาพแท่งและกรวยของมนุษย์ได้โดยมีข้อจำกัดด้านการเลี้ยวเบน[ 23 ] นอกจากนี้ยังมีการพัฒนา Adaptive และActive Opticsเพื่อใช้ในแว่นตาเพื่อให้ได้การมองเห็นที่ดีกว่า20/20โดยเริ่มแรกสำหรับการใช้งานทางทหาร[ 24 ]

หลังจากการแพร่กระจายของหน้าคลื่น ส่วนต่างๆ อาจทับซ้อนกันทำให้เกิดการรบกวนและป้องกันไม่ให้ระบบปรับแสงอัตโนมัติแก้ไขได้ การแพร่กระจายของหน้าคลื่นโค้งมักนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูด ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาหากต้องการให้ได้โปรไฟล์ลำแสงที่ดีในการใช้งานเลเซอร์ ในการประมวลผลวัสดุโดยใช้เลเซอร์ สามารถปรับได้ทันทีเพื่อให้สามารถปรับความลึกของโฟกัสระหว่างการเจาะเพื่อเปลี่ยนแปลงความยาวโฟกัสทั่วพื้นผิวการทำงาน ความกว้างของลำแสงยังสามารถปรับได้เพื่อสลับระหว่างโหมดการเจาะและการตัด[ 25 ]ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการสลับออปติกของหัวเลเซอร์ ลดเวลาในการประมวลผลโดยรวมสำหรับการปรับเปลี่ยนแบบไดนามิกมากขึ้น

ระบบปรับแสงแบบปรับได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวปรับแสงเชิงพื้นที่แบบเข้ารหัสหน้าคลื่น มักถูกนำมาใช้ใน งาน ดักจับด้วยแสงเพื่อรวมและปรับเปลี่ยนจุดโฟกัสของเลเซอร์แบบไดนามิก ซึ่งใช้ในการจัดการตัวอย่างทางชีวภาพในระดับจุลภาค

การรักษาเสถียรภาพของลำแสง

ตัวอย่างที่ค่อนข้างง่ายคือการรักษาเสถียรภาพตำแหน่งและทิศทางของลำแสงเลเซอร์ระหว่างโมดูลในระบบสื่อสารด้วยแสงในพื้นที่ว่างขนาดใหญ่โดยใช้ทัศนศาสตร์ฟูริเยร์ ในการควบคุมทั้งทิศทางและตำแหน่ง ลำแสงจริงจะถูกวัดโดย โฟโตไดโอดสัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลจากนั้นไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งทำงานด้วย อัลกอริธึม ควบคุม PIDจากนั้นตัวควบคุมจะขับเคลื่อนตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อกซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์สเต็ปเปอร์ที่ติดอยู่กับแท่น ยึดกระจก

หากต้องการให้ลำแสงตกกระทบลงบนไดโอดแบบ 4 ควอดแรนต์ ก็ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการก็เพียงพอแล้ว

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • ดัฟฟ์เนอร์, โรเบิร์ต ดับเบิลยู.; ฟูเกต, โรเบิร์ต คิว. (2009). การปฏิวัติระบบปรับโฟกัสอัตโนมัติ: ประวัติศาสตร์ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยนิวเม็กซิโก. ISBN 978-0-8263-4691-9.
  • Thomas H. Rimmele; Jose Marino (2011). "Solar Adaptive Optics" . Living Rev. Sol. Phys . 8 (2): 2. Bibcode : 2011LRSP....8....2R . doi : 10.12942/lrsp-2011-2 . PMC  4841189 . PMID  27194964 .
  • ไทสัน, โรเบิร์ต (2010). หลักการของ Adaptive Optics (ฉบับที่สาม). เทย์เลอร์ แอนด์ ฟรานซิส. รหัสบรรณานุกรม : 1991pao..book.....T . ISBN 978-1-4398-0858-0.
  • ร็อดดิเยร์, ฟรองซัวส์ (พฤศจิกายน 2004). ฟรองซัวส์ ร็อดดิเยร์ (บรรณาธิการ). ระบบปรับแก้ภาพด้วยแสงในทางดาราศาสตร์ . เคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. หน้า 419. รหัสบรรณานุกรม : 2004aoa..book.....R . ISBN 978-0-521-61214-2.
  • การประชุมเชิงปฏิบัติการนานาชาติครั้งที่ 10 ว่าด้วยเลนส์ปรับได้สำหรับอุตสาหกรรมและการแพทย์ เมืองปาโดวา (อิตาลี) 15-19 มิถุนายน 2558
  • การสอนด้าน Adaptive Optics ที่ CTIO A. Tokovinin
  • กลุ่มวิจัยและบริษัทที่สนใจในด้านระบบปรับเลนส์อัตโนมัติ (Adaptive Optics)
  • กล้องโทรทรรศน์อวกาศเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินที่มีระบบปรับแก้ภาพอัตโนมัติ
  • สิบปีแห่งระบบปรับเลนส์อัตโนมัติของกล้องโทรทรรศน์อวกาศ VLT (ESO : ann11078 : 25 พฤศจิกายน 2011)
  • ศูนย์เลนส์ปรับได้
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Adaptive_optics&oldid=1335789765 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ระบบเลนส์ปรับได้

Adaptive optics ( AO ) เป็นเทคนิคการปรับรูปทรงกระจกอย่างแม่นยำเพื่อชดเชยการบิดเบือนของแสง

ประวัติศาสตร์

ระบบปรับเลนส์อัตโนมัติได้รับการคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดย Horace W. Babcock ในปี พ.ศ. 2496 [ 6 ] [ 7 ] และยังได้รับการพิจารณาในนิยายวิทยาศาสตร์ เช่นใน นวนิยาย Tau Zero ของ Poul Anderson (พ.ศ.

การแก้ไขการเอียง

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของออปติกปรับได้คือ การแก้ไขการเอียงแบบทิป-ทิลต์ [ 9 ] ซึ่ง สอดคล้องกับการแก้ไข การเอียง ของหน้าคลื่นในสองมิติ (เทียบเท่ากับการแก้ไขการชดเชยตำแหน่งของภาพ)...

การมองเห็นในชั้นบรรยากาศ

เมื่อแสงจากดาวฤกษ์หรือวัตถุทางดาราศาสตร์อื่น ๆ เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ความปั่นป่วน ของบรรยากาศ (เช่น เกิดจากชั้นอุณหภูมิที่แตกต่างกันและความเร็วลมที่แตกต่างกันที่โต้ตอบกัน) อาจทำให้ภาพบิดเบี้ยวและเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่าง ๆ ได้ [ 11 ]...