[發明專利]一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法

有效

• 申請號: 201210237087.5
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102721478A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 田雨;饒學軍;饒長輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟（1）、記錄曲率波前傳感器在焦平面兩側對稱位置的焦點內側的離焦光斑I₁(r)與焦點外側的離焦光斑I₂(r)，并生成曲率波前傳感器信號S₀(r)作為初始輸入；

步驟（2）、根據曲率波前傳感器信號S₀(r)估計波前像差?

步驟（3）、加入邊界條件限制得到估計的波前像差?

步驟（4）、由估計的波前像差?估計曲率波前傳感器信號S(r)；

步驟（5）、結合光瞳限制得到修正后的曲率波前傳感器信號S_est(r);

步驟（6）、根據估計的波前像差?結合離焦量l計算估計的焦點內側的離焦光斑I_1,est(r)；

步驟（7）、比較焦點內側的離焦光斑I₁(r)與估計的焦點內側的離焦光斑I_1,est(r)的相似性，得到迭代停止判據，若滿足迭代停止判據則輸出估計的波前像差?否則轉向步驟（2）繼續迭代。

2.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（1）中焦點內側的離焦光斑I₁(r)與焦點外側的離焦光斑I₂(r)分別由兩臺CCD相機獲得，該兩臺CCD相機分別位于焦點位置前l處與焦點位置后l處，曲率波前傳感器信號S₀(r)由下式得到：

式中，Δz＝f(f-l)/l，f為透鏡焦距。

3.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（2）中由曲率波前傳感器信號S₀(r)估計波前像差?的方法是將初始信號S₀(r)代入方程?得到。

4.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原算法，其特征在于：所述步驟（3）加入邊界條件的方法是，令：

式中?指光瞳平面上的法線向量；經過該邊界條件限制后得到估計的波前像差?

5.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：?

所述步驟（4）由估計的波前像差?估計曲率波前傳感器信號S(r)的方法是，將估計的波前像差?代入下式：

6.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（5）將光瞳限制用于修正后的曲率波前傳感器信號S_est(r)的方法是：

首先得到光瞳在距焦點位置l處的大小C為，

式中，f為透鏡焦距，D為光瞳大小，則：

。

7.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（6）中估計的焦點內側的離焦光斑I_1,est(r)的得到方法是：

式中，FT^-1代表傅里葉逆變換；?是由于離焦點距離l所帶來的離焦像差，由下式得到：

其中，λ指入射光波長，D為光瞳大小，ξ與η分別表示光瞳上的歸一化坐標，且r²＝ξ²+η²。

8.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（7）中比較焦點內側的離焦光斑I₁(r)與估計的焦點內側的離焦光斑I_1,est(r)的相似性的方法是：

利用在歐幾里德空間上的范數比較二者的歸一化距離：

dist＝||I₁(r)-I_1,est(r)||²/sum(I₁(r))

式中，||·||表示歐幾里德空間上的范數，而sum（·）表示求和，用以歸一化距離。

9.根據權利要求1所述的一種應用于曲率波前傳感器的波前復原方法，其特征在于：所述步驟（7）中所述的迭代停止判據是：

設定常數ε，若dist＜ε則迭代停止，輸出估計的波前像差?否則轉向步驟（2）；?

以修正后的曲率波前傳感器信號S_est(r)為初始值繼續迭代。?