Formación y modelo de distribuciones focales de irradiancia luminosa para la mejora de sensores hartmann-shack y elementos compensadores de presbicia

Resumo

En esta Tesis se desarrolla un sensor de fase tipo Hartmann-Shack (HS) para medir la posición de puntos de luz y se investiga en modelos capaces de describir las características espaciales de distribuciones focales de irradiancia detectada para la mejora de sensores HS y elementos compensadores de presbicia. Los modelos desarrollados son capaces de predecir el error que existe en el centroide teniendo en cuenta la aberración de fase incidente y el procesado por umbralización de las distribuciones detectadas. Se demuestra que la umbralización puede tener efectos importantes sobre el error en la determinación de centroides. Con ello, se propone un nuevo criterio de umbralización, el criterio que minimiza la varianza de las distribuciones de irradiancia detectadas. Los modelos permiten diseñar sensores HS más precisos y exactos . Sin embargo, también se concluye que para conseguir errores pequeños en el cálculo del centroide: 1) Se ha de tener especial precaución con el valor del umbral elegido 2) Las distribuciones de irradiancia detectada han de tener una relación señal-ruido lo más elevada posible. Para conseguir distribuciones de irradiancia detectada con relación señal ruido elevada se proponen en esta Tesis, elementos ópticos de profundidad de foco extendida. En particular axicones de fase con simetría radial. Se desarrollan algoritmos para su diseño y se demuestra su aplicación en la compensación de la presbicia mediante visión simultánea o en la triangulación óptica. Se concluye que los axicones cuárticos y radiales de orden 8, son una solución satisfactoria para presbicia moderadas o brazos de observación de sensores por triangulación óptica.