[发明专利]一种基于相干光成像精确计算的光学成像系统像差校正方法

权利要求书

1.一种基于相干光成像精确计算的光学成像系统像差校正方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将中空间光调制器上通电并加载一副全黑的灰度图，保持初始物光没有额外加入相位，通过对采集到的全息图进行重建，得到数字全息成像系统的实际相位情况

(2)测量数字全息成像系统记录全息图像过程中的实际参数，主要包括激光波长，成像物体到CCD相机的距离，其他参数可根据物像关系得出；

(3)按照实际参数，对该成像系统的相干光成像过程进行仿真，得到的无像差情况下像平面光场复振幅U_c(x，y)，具体计算公式如下：

上式中j为虚数单位，波矢k＝2π/λ，λ为波长，d_i为像距，F^-1{·}代表傅立叶逆变换，F{·}代表傅立叶变换，像的横向放大率A＝d_i/d_o，d_o为物距，U₀(x，y)为物平面光场复振幅，U_c(x，y)为像平面光场复振幅，P(x，y)为光瞳函数，x和y为像光场的空间坐标，f_x和f_y为像光场的频域坐标；

(4)由复振幅U_c(x，y)得到无像差的理想相位

上式中代表计算得到的理想相位，Im(·)代表取虚部，Re(·)代表取实部；

(5)用计算得出的理想相位与实际全息图再现像的实际相位相减，得到由系统像差带来的像差相位

(6)将空间光调制器与CCD接入同一台计算机，及时采集图像，计算出的像差相位就是校正系统像差所需的补偿相位，将该补偿相位经过处理后加载到实验光路中的空间光调制器上，校正系统像差。

2.根据权利要求1所述基于相干光成像精确计算的光学成像系统像差校正方法，其特征在于：步骤(1)中所述数字全息成像系统包括激光器(1)、偏振片(2)、第一分束镜(3)、第一针孔滤波器(4)、第一准直透镜(5)、第二分束镜(6)、空间光调制器(7)、成像物体(8)、待校正光学系统(9)、第三分束镜(10)、CCD相机(11)、计算机(12)、第一反射镜(13)、第二准直透镜(14)、第二针孔滤波器(15)，从激光器(1)出来的光束经过偏振片(2)调制到合适偏振态后，由第一分束镜(3)分为两束偏振态相同的激光束，其中一束由第一针孔滤波器(4)和第一准直透镜(5)扩束准直为平行光，再用第二分束镜(6)进入空间光调制器(7)进行相位调制后照明到待成像物体(8)上，透过待成像物体(8)的光被待校正光学系统(9)收集后直透过第三分束镜(10)，垂直照射进CCD相机(11)，形成物光；另一束光由第二针孔滤波器(15)和第二准直透镜(14)扩束准直为平行光，再通过第一反射镜(13)和第三分束镜(10)将平行光照射到CCD相机(11)，形成参考光，通过参考光和物光干涉得到全息图，全息图由CCD相机(11)记录下来。