[发明专利]一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法

权利要求书

1.一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤（1）、记录曲率波前传感器在焦平面两侧对称位置的焦点内侧的离焦光斑I₁(r)与焦点外侧的离焦光斑I₂(r)，并生成曲率波前传感器信号S₀(r)作为初始输入；

步骤（2）、根据曲率波前传感器信号S₀(r)估计波前像差 

步骤（3）、加入边界条件限制得到估计的波前像差 

步骤（4）、由估计的波前像差 估计曲率波前传感器信号S(r)；

步骤（5）、结合光瞳限制得到修正后的曲率波前传感器信号S_est(r);

步骤（6）、根据估计的波前像差 结合离焦量l计算估计的焦点内侧的离焦光斑I_1,est(r)；

步骤（7）、比较焦点内侧的离焦光斑I₁(r)与估计的焦点内侧的离焦光斑I_1,est(r)的相似性，得到迭代停止判据，若满足迭代停止判据则输出估计的波前像差 否则转向步骤（2）继续迭代。

2.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（1）中焦点内侧的离焦光斑I₁(r)与焦点外侧的离焦光斑I₂(r)分别由两台CCD相机获得，该两台CCD相机分别位于焦点位置前l处与焦点位置后l处，曲率波前传感器信号S₀(r)由下式得到：

式中，Δz＝f(f-l)/l，f为透镜焦距。

3.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（2）中由曲率波前传感器信号S₀(r)估计波前像差 的方法是将初始信号S₀(r)代入方程 得到。

4.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原算法，其特征在于：所述步骤（3）加入边界条件的方法是，令：

式中 指光瞳平面上的法线向量；经过该边界条件限制后得到估计的波前像差 

5.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于： 

所述步骤（4）由估计的波前像差 估计曲率波前传感器信号S(r)的方法是，将估计的波前像差 代入下式：

6.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（5）将光瞳限制用于修正后的曲率波前传感器信号S_est(r)的方法是：

首先得到光瞳在距焦点位置l处的大小C为，

式中，f为透镜焦距，D为光瞳大小，则：

。

7.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（6）中估计的焦点内侧的离焦光斑I_1,est(r)的得到方法是：

式中，FT^-1代表傅里叶逆变换； 是由于离焦点距离l所带来的离焦像差，由下式得到：

其中，λ指入射光波长，D为光瞳大小，ξ与η分别表示光瞳上的归一化坐标，且r²＝ξ²+η²。

8.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（7）中比较焦点内侧的离焦光斑I₁(r)与估计的焦点内侧的离焦光斑I_1,est(r)的相似性的方法是：

利用在欧几里德空间上的范数比较二者的归一化距离：

dist＝||I₁(r)-I_1,est(r)||²/sum(I₁(r))

式中，||·||表示欧几里德空间上的范数，而sum（·）表示求和，用以归一化距离。

9.根据权利要求1所述的一种应用于曲率波前传感器的波前复原方法，其特征在于：所述步骤（7）中所述的迭代停止判据是：

设定常数ε，若dist＜ε则迭代停止，输出估计的波前像差 否则转向步骤（2）； 

以修正后的曲率波前传感器信号S_est(r)为初始值继续迭代。