[发明专利]基于差分传感器的波前检测和重构方法

权利要求书

1.一种基于差分传感器的波前检测和重构方法，其特征在于，步骤如下：

待测波前经透镜L1、透镜光栅组合在CCD上成像；

焦平面附近放置一个CCD相机记录畸变波前的+1阶和-1阶的衍射图像；

然后由图像采集卡将上述两个步骤中的两幅衍射图像的两维光强分布信息同时采集到计算机中；

再由计算机使用相位重构算法对信号差Dr进行模式分解及处理，最后得到恢复后的待测波前。

2.根据权利要求1所述的基于差分传感器的波前检测和重构方法，其特征在于，所述的“由计算机使用相位重构算法对信号差Dr进行模式分解及处理”步骤中，包括以下子步骤：

(1)确定一组合适的空间分解模式，作为信号差Dr分解的基；

(2)根据待测波前的特点选取模式的阶数进行高阶分解；

然后进入第(3)子步骤，或直接进入第(4)子步骤；

(3)用于白光或其他非单色光进行波前检测时，在光路的透镜L1之前添加一个窄带滤波片；

(4)输入待测波前由光瞳面到频谱域、再经光栅透镜组合滤波至CCD像面成像，得到待测波前的+1阶和-1阶的衍射图像；采集卡将两幅衍射图像的两维光强信息同时传给计算机；

(5)由波前重构算法首先计算差法传感器的输出信号Dr，即两幅图像做减运算；在得到表征输入待测波前φ(r)的大小和方向的信号差Dr后，使用(1)和(2)确定的模式及模式阶数对Dr进行分解；

(6)将信号差Dr进行模式分解后，需要进行模式阶数的选择。

3.根据权利要求2所述的基于差分传感器的波前检测和重构方法，其特征在于，所述第(2)步骤的“选取模式的阶数”，是指：待测波前为大气湍流时，进行104-230阶或者更高阶分解；激光器或者人眼像差测量的应用，进行前10-20阶的分解。

4.根据权利要求2所述的基于差分传感器的波前检测和重构方法，其特征在于，所述的第(6)子步骤中，“进行模式阶数的选择”，采用以下方法：把分解后各项模式系数值的标准差作为阈值，将小于该阈值的阶数忽略；大于该阈值的阶数及其相对应的系数大小作为重构待测波前的依据；然后按照公式(5)进行运算，即可得到重构后的待测波前：

其中α₀是波前整体平移项，r表示极轴，θ表示极角，α_k是第k项Zernike多项式系数，p是采用的多项式的总项数，Z_k(r，θ)是第k项Zernike多项式的二维极坐标表达式。

5.根据权利要求2～4之一所述的基于差分传感器的波前检测和重构方法，其特征在于，所述的第(1)子步骤中，“寻找一组合适的空间分解模式”，是指：选取Zernike模式。