本發(fā)明涉及一種基于子孔徑波前振幅調(diào)制的斜率和曲率信號(hào)提取方法，屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光波前傳感通常使用光學(xué)測(cè)量的方法獲得波面位相信息。常用的方法包括光干涉、模式型波前傳感、區(qū)域型波前傳感等。光干涉通常利用兩光束或多光束干涉，對(duì)待測(cè)光波面位相進(jìn)行調(diào)制，利用探測(cè)器(如ccd等)采集的干涉條紋強(qiáng)度信息，計(jì)算出光波前位相信息。常用的光干涉方法包括牛頓干涉、菲佐干涉、泰曼-格林干涉、點(diǎn)衍射干涉、剪切干涉、法布里-珀羅干涉等。模式型波前傳感通常利用探測(cè)器采集一幅或多幅光的傳播方向上不同位置光場(chǎng)強(qiáng)度分布，并將待測(cè)波面在數(shù)學(xué)上分解為一系列正交多項(xiàng)式的組合，利用光場(chǎng)強(qiáng)度分布計(jì)算出波面位相信息。常用的模式型波前傳感技術(shù)包括曲率傳感、相位變更等。區(qū)域型波前傳感通常使用分波面的方法，將整個(gè)待測(cè)波面分割為多個(gè)子孔徑，通過測(cè)量各個(gè)子孔徑內(nèi)波面的一階導(dǎo)數(shù)(波前斜率)，計(jì)算出波面位相。常用的區(qū)域型波前傳感技術(shù)包括哈特曼、夏克-哈特曼、刀口法、角錐棱鏡法等。

夏克-哈特曼是目前最為常用的波前傳感技術(shù)，它利用微透鏡陣列將待測(cè)波前分割為多個(gè)子孔徑，在微透鏡陣列的焦平面使用光電探測(cè)器探測(cè)每個(gè)子孔徑內(nèi)光斑的相對(duì)橫向偏移量，從而計(jì)算出各個(gè)子孔徑內(nèi)的波前斜率，最后通過波前重構(gòu)算法得到待測(cè)波面的相位。但是，夏克-哈特曼傳感器在原理上將單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面視為平面波，因此它僅利用了波前斜率信息，在波面采樣點(diǎn)(子孔徑)數(shù)量一定的情況下，難以對(duì)空間頻率較高的高階像差進(jìn)行精密測(cè)量。在波前傳感技術(shù)中，波面采樣點(diǎn)數(shù)量受限于光電探測(cè)器的空間分辨率和像元尺寸。因此，在波面采樣點(diǎn)數(shù)量難以進(jìn)一步增多的情況下，盡可能提高單個(gè)采樣點(diǎn)所包含的波面信息，同時(shí)探測(cè)單個(gè)子孔徑內(nèi)波前的斜率和曲率，將有望提高波面高階像差的檢測(cè)精度。

近年來，研究人員提出了一系列斜率和曲率混合型的波前傳感技術(shù)。由于該傳感技術(shù)同時(shí)測(cè)量得到波前的斜率和曲率值，相對(duì)于單一的斜率型波前傳感技術(shù)能夠得到更多的波前信息，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高階像差的精密測(cè)量，是高精度波前傳感技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

2000年，paterson和dainty(optlett,2000,25(23):1687-1689)提出利用色散透鏡陣列代替夏克-哈特曼傳感器中普通透鏡陣列的斜率和曲率混合型波前傳感技術(shù)。該傳感技術(shù)能夠測(cè)量得到色散透鏡所分割的各個(gè)子孔徑波面x和y方向上的斜率值，以及拉普拉斯曲率值。2009年，barwick(optlett,2009,34(11):1690-1692)對(duì)paterson和dainty的傳感技術(shù)做了進(jìn)一步改進(jìn)，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法獲得了各個(gè)子孔徑波面x和y方向上的斜率、曲率以及混合曲率值(波前在x和y方向上的混合偏導(dǎo)數(shù))，從而得到了波前的全部一階和二階信息。2008年，zou和rolland(joptsocama,2008,25(9):2331-2337)提出了基于夏克-哈特曼傳感器的微分曲率傳感器，同樣可以測(cè)量出各個(gè)子孔徑波面在x和y方向上的斜率、曲率以及混合曲率值。2006年，barbero等人(optlett,2006,31(12):1845-1847)提出了另一種基于夏克-哈特曼的斜率和曲率混合型波前傳感技術(shù)，可測(cè)量得到各個(gè)子孔徑內(nèi)的斜率值和拉普拉斯曲率值。

但是，傳統(tǒng)的區(qū)域型波前傳感技術(shù)，如哈特曼或夏克-哈特曼傳感器，在原理上將單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面視為平面波，因此它僅利用了波前斜率信息。在波前傳感技術(shù)中，波面采樣點(diǎn)(子孔徑)數(shù)量受限于光電探測(cè)器的空間分辨率和像元尺寸。在子孔徑數(shù)量一定的情況下，難以對(duì)空間頻率較高的高階像差進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)光波波面位相信息的測(cè)量，提出一種基于子孔徑波前振幅調(diào)制的斜率和曲率信號(hào)提取方法。該方法在本質(zhì)上屬于區(qū)域型波前傳感，但是該方法融合了光干涉和模式型波前傳感，能夠獲得各個(gè)子孔徑內(nèi)以波面x和y方向上斜率、曲率以及混合曲率值(即波前的全部一階和二階信息)表征的波面位相信息，從而實(shí)現(xiàn)高階像差的精確測(cè)量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于子孔徑波前振幅調(diào)制的斜率和曲率信號(hào)提取方法，具體過程為：

步驟一、在待測(cè)光波波前所在的平面上設(shè)置分波面元件，所述分波面元件上每個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)有四個(gè)通光圓孔a、b、c和d，其中通光圓孔a的圓心位于子孔徑的中心上，通光圓孔b、c和d的圓心間隔120°均布在通光圓孔a的同心圓上；

步驟二、光電傳感器采集光波經(jīng)分波面元件后所形成光場(chǎng)的干涉圖樣，并將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；

步驟三、根據(jù)第i個(gè)子孔徑內(nèi)的干涉圖樣，運(yùn)算器計(jì)算待測(cè)光波波前在所述分波面元件第i個(gè)子孔徑內(nèi)以波面x和y方向上斜率、曲率以及混合曲率值表征的波面位相分布，其中i＝1,2，…n，n表示分波面元件上子孔徑的數(shù)量。

進(jìn)一步地，本發(fā)明所述分波面元件上的子孔徑為正方形、圓形或正多邊形，且各子孔徑外接正方形的大小均為2ra×2ra。

進(jìn)一步地，本發(fā)明通光圓孔a、b、c和d的直徑d相等。

進(jìn)一步地，本發(fā)明計(jì)算待測(cè)光波波前在所述分波面元件第i個(gè)子孔徑內(nèi)波面位相分布的過程為：

每一子孔徑形成干涉圖樣包括一個(gè)0級(jí)亮斑、六個(gè)1級(jí)亮斑及六個(gè)2級(jí)亮斑；

s1，利用干涉圖樣空間分布i(x,y)中的0級(jí)亮斑，計(jì)算0級(jí)亮斑質(zhì)心點(diǎn)p的坐標(biāo)值(x1,y1)，

其中，區(qū)域a為i(x,y)中0級(jí)亮斑像素區(qū)域；

s2，利用雙線性插值法求出干涉圖樣中p點(diǎn)周圍坐標(biāo)分別為六點(diǎn)的強(qiáng)度值ij(j＝1,2,3,4,5,6)，其中f為分波面元件與光電傳感器的間距，λ為待測(cè)光波波長(zhǎng)，s為通光圓孔b、c、d與通光圓孔a的距離；

s3，利用p1～p6六點(diǎn)的強(qiáng)度值，計(jì)算出這六點(diǎn)的質(zhì)心q(x1c,y1c)；

其中，xj、yj為點(diǎn)pj(j＝1,2,3,4,5,6)處的坐標(biāo)，ij為點(diǎn)pj處的強(qiáng)度值；

s4，利用點(diǎn)p和點(diǎn)q坐標(biāo)，計(jì)算點(diǎn)q相對(duì)于點(diǎn)p的位置偏移量大小r2

根據(jù)已存儲(chǔ)的r1與r2對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表r1＝t1(r2)，查找與所述r2對(duì)應(yīng)的r1；

s5，計(jì)算表示入射光波在x和y方向上波面位相斜率的澤尼克系數(shù)a1和a2；

s6，利用a1、a2的值，在光強(qiáng)分布i(x,y)所在直角坐標(biāo)系中構(gòu)造其中j1為第一類一階貝塞爾函數(shù)，wh是j1的載波頻率，滿足且

s7，利用b(x-d1,y-d2)，根據(jù)i(x,y)＝a·b(x-d1,y-d2)·c(x-d1,y-d2)，計(jì)算c(x-d1,y-d2)的分布

其中rh為通光圓孔的半徑；

s8，利用c(x-d1,y-d2)中央亮斑，計(jì)算其質(zhì)心點(diǎn)m坐標(biāo)(x2c,y2c)，

其中，區(qū)域a'為c(x-d1,y-d2)中央亮斑像素區(qū)域；

s9，利用點(diǎn)m坐標(biāo)(x2c,y2c)，計(jì)算表示入射光波0度像散和45度像散的澤尼克系數(shù)a4和a5；

s10，利用干涉圖樣上六個(gè)1級(jí)亮斑的空間分布，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的信號(hào)根據(jù)已存儲(chǔ)的與a3對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表查找與所述對(duì)應(yīng)的a3；

s11，將a1、a2、a3、a4和a5代入分波面元件單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布式w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')中，獲得第i個(gè)孔徑內(nèi)波面位相分布；

所述查找表r1＝t1(r2)的建立過程為：

s01，初始化結(jié)構(gòu)參數(shù)，在光電傳感器所在平面xy上建立直角坐標(biāo)系，并令函數(shù)中心點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)重合；

s02，在坐標(biāo)系中任取一點(diǎn)p'(r1cosθ,r1sinθ)，根據(jù)分別計(jì)算p'點(diǎn)周圍坐標(biāo)分別為六點(diǎn)的b(x,y)值bj(j＝1,2,3,4,5,6)，其中j1為第一類一階貝塞爾函數(shù)，w是j1的載波頻率，滿足

s03，利用p'1～p'6六點(diǎn)的b(x,y)值，計(jì)算出這六點(diǎn)的質(zhì)心q'(x'1c,y'1c)；

s04，利用點(diǎn)p'和點(diǎn)q'坐標(biāo)，計(jì)算點(diǎn)q'相對(duì)于點(diǎn)p'的位置偏移量大小r2，

s05，固定θ值，在設(shè)定范圍內(nèi)，以一定步長(zhǎng)多次更新r1，按照s02-s04的步驟計(jì)算其對(duì)應(yīng)的r2，建立r1與r2對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表r1＝t1(r2)；

所述查找表的建立過程為：

s01，建立分波面元件單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布式,

w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')

其中，a1和a2分別為入射光波在分波面元件上x和y方向上波面位相斜率的澤尼克系數(shù)，a3、a4和a5分別為入射光波在分波面元件上波面位相的離焦、0度像散和45度像散的澤尼克系數(shù)；

s02，令系數(shù)a1、a2、a4和a5全部為零，a3取不同數(shù)值，利用窮舉法仿真計(jì)算干涉圖像上六個(gè)1級(jí)亮斑處對(duì)應(yīng)的信號(hào)建立與a3對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表

有益效果

本發(fā)明提出一種基于子孔徑波前振幅調(diào)制的斜率和曲率信號(hào)提取方法。該方法在待測(cè)光波波面的每一個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)置四個(gè)通光孔，從而在每個(gè)子孔徑內(nèi)產(chǎn)生四束相干光，利用四光束干涉圖樣的光場(chǎng)強(qiáng)度分布，獲得各個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布，從而實(shí)現(xiàn)高階像差的精確測(cè)量。

本發(fā)明在子孔徑數(shù)量一定的前提下，突破了傳統(tǒng)技術(shù)僅能測(cè)量單一子孔徑波前斜率的局限性，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)子孔徑內(nèi)波面斜率(即波前全部一階信息，由a1和a2表征)、曲率及混合曲率值(曲率和混合曲率即波前的全部二階信息，由a3、a4和a5表征)的測(cè)量，從而達(dá)到精確測(cè)量待測(cè)波面中高階像差的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明波面位相測(cè)量方法的流程圖。

圖2為本具體實(shí)施方式中波前傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本具體實(shí)施方式中分波面元件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本具體實(shí)施方式中單一子孔徑內(nèi)四光束干涉圖樣的示意圖。

圖5為本具體實(shí)施方式中單一子孔徑內(nèi)四光束干涉圖樣中各級(jí)亮斑的標(biāo)號(hào)示意圖。

其中，000-入射光波、100-波前傳感器、101-分波面元件、102-光電傳感器、103-存儲(chǔ)器、104-運(yùn)算器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

本發(fā)明裝置的設(shè)計(jì)原理是：在夏克-哈特曼或哈特曼等傳統(tǒng)的區(qū)域型波前傳感技術(shù)基礎(chǔ)上，在待測(cè)光波波面的每一個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)置四個(gè)通光孔，從而在每個(gè)子孔徑內(nèi)產(chǎn)生四束相干光，利用四光束干涉圖樣的光場(chǎng)強(qiáng)度分布，計(jì)算得到待測(cè)光波波面在各個(gè)子孔徑內(nèi)的波前斜率和曲率信息。

如圖1所示，本實(shí)施例中基于子孔徑波前振幅調(diào)制的斜率和曲率信號(hào)提取方法，具體過程為：

步驟一、在待測(cè)光波波前所在的平面上設(shè)置分波面元件，所述分波面元件上的每個(gè)子孔徑外接正方形的大小均為2ra×2ra，且每個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)有四個(gè)通光圓孔a、b、c和d，其中通光圓孔a的圓心位于各個(gè)子孔徑的中心上，通光圓孔b、c和d的圓心間隔120°均布在通光圓孔a的同心圓上，且與通光圓孔a的距離均為s，如圖2所示；

步驟二、光電傳感器采集光波經(jīng)分波面元件后所形成光場(chǎng)的干涉圖樣，并將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中；

步驟三、根據(jù)第i個(gè)子孔徑內(nèi)的干涉圖樣，運(yùn)算器計(jì)算待測(cè)光波波前在所述分波面元件第i個(gè)子孔徑內(nèi)以波面x和y方向上斜率、曲率以及混合曲率值表征的波面位相分布，其中i＝1,2，…n，n表示分波面元件上子孔徑的數(shù)量。

下面對(duì)該方法中利用到的部件進(jìn)行詳細(xì)說明：

(1)位于待測(cè)光波波前所在平面x'y'的分波面元件101，其上設(shè)有周期性排布的圓孔陣列，將待測(cè)光波波前劃分為多個(gè)子孔徑，且每個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)有四個(gè)通光圓孔，用于在每個(gè)子孔徑內(nèi)產(chǎn)生四束相干光；分波面元件101的有效通光區(qū)域不小于入射光波000在平面x'y'的通光口徑；其中，可通過微納加工技術(shù)在鉻掩模板上制備分波面元件101的微結(jié)構(gòu)。

(2)位于入射光波000傳播方向上分波面元件下游的光電傳感器102，光電傳感器102所在的平面xy與分波面元件101所在的平面x'y'平行，兩平面間距為f；光電傳感器102用于采集入射光波波面000經(jīng)分波面元件101所形成光場(chǎng)的干涉圖樣；光電傳感器102的有效像元區(qū)域不小于分波面元件101的有效通光區(qū)域；其中，上述光電傳感器102可采用如ccd。

(3)存儲(chǔ)器103分別與光電傳感器102和運(yùn)算器104相連接，連接方式可以采用數(shù)據(jù)線、電纜線等有線方式，也可采用紅外傳輸、藍(lán)牙等無線方式；存儲(chǔ)器103用于保存光電傳感器102所采集的干涉圖樣，保存運(yùn)算器104計(jì)算得到的入射光波000在分波面元件101所在的平面x'y'上各個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布，保存運(yùn)算器104計(jì)算過程中所需要的干涉圖樣強(qiáng)度信號(hào)與波面位相計(jì)算過程中涉及到的查找表。

(4)運(yùn)算器104與存儲(chǔ)器103相連接，用于根據(jù)存儲(chǔ)器103中保存的表征干涉圖樣強(qiáng)度信息的數(shù)字圖像，計(jì)算出入射光波000在分波面元件101所在的平面x'y'上各個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布。

如圖3所示，分波面元件101設(shè)有周期為p的圓孔陣列，將待測(cè)光波波前劃分為n個(gè)子孔徑，i＝1,2,3…n為分波面元件101劃分的子孔徑編號(hào)，n為分波面元件101劃分的子孔徑數(shù)量，p即為兩相鄰子孔徑中心的距離。分波面元件101的子孔徑形狀可以為方形、正六邊形或圓形，每一子孔徑的外接正方形的大小為2ra×2ra。每個(gè)子孔徑內(nèi)設(shè)有四個(gè)通光圓孔a、b、c和d，用于在每個(gè)子孔徑內(nèi)產(chǎn)生四束相干光。通光孔a、b、c和d的直徑d相等，且半徑為rh；通光圓孔a的圓心位于子孔徑的中心；通光圓孔b、c和d的圓心間隔120度均布在通光圓孔a的同心圓上，同心圓的半徑為s。

下面對(duì)該方法中計(jì)算波面位相進(jìn)行詳細(xì)說明：

分波面元件101每個(gè)子孔徑內(nèi)的四束相干光在光電傳感器102所在平面xy發(fā)生干涉形成干涉圖樣，通過光電傳感器102采集干涉圖樣。如圖4所示，分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)的四束相干光在光電傳感器102所在平面xy上形成的干涉圖樣空間分布可表示為i(x,y)，其中(x,y)為光電傳感器所在平面xy上以子孔徑中心為原點(diǎn)的坐標(biāo)值。干涉圖樣空間分布i(x,y)中，包含一個(gè)0級(jí)亮斑，六個(gè)1級(jí)亮斑和六個(gè)2級(jí)亮斑。

如圖5所示，0級(jí)亮斑00的中心(x00,y00)位于干涉圖樣中心。六個(gè)1級(jí)亮斑11、12、13、14、15和16，其中心(x11,y11)、(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)、(x15,y15)和(x16,y16)間隔60度均布在以(x00,y00)為圓心，半徑為2λf/3s的圓上。六個(gè)2級(jí)亮斑21、22、23、24、25和26，其中心(x21,y21)、(x22,y22)、(x23,y23)、(x24,y24)、(x25,y25)和(x26,y26)間隔60度均布在以(x00,y00)為圓心，半徑為的圓上。

運(yùn)算器104根據(jù)存儲(chǔ)器103中保存的表征干涉圖樣強(qiáng)度信息的數(shù)字圖像，計(jì)算出入射光波000在分波面元件101所在的平面x'y'上各個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布。根據(jù)分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)的四束相干光在平面xy上形成的干涉圖樣空間分布i(x,y)，可計(jì)算出入射光波000在分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')。其中a1和a2分別為入射光波000在分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)x和y方向上波面位相的斜率的澤尼克系數(shù)，表征了波面位相的全部一階信息；a3、a4和a5分別為入射光波000在分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)波面位相的離焦、0度像散和45度像散的澤尼克系數(shù)，表征了波面位相的全部二階信息。最后，計(jì)算出入射光波000在分波面元件101所在平面x'y'上的全部n個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布，并將計(jì)算結(jié)果保存在存儲(chǔ)器103中。

根據(jù)分波面元件101第i個(gè)子孔徑內(nèi)的四束相干光在平面xy上形成的干涉圖樣空間分布i(x,y)，使用運(yùn)算器103計(jì)算入射光波000在分波面元件101所在平面x'y'上第i個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布w(x',y')的方法如下：

s1，利用干涉圖樣空間分布i(x,y)中的0級(jí)亮斑，計(jì)算0級(jí)亮斑質(zhì)心點(diǎn)p的坐標(biāo)值(x1,y1)，

其中，區(qū)域a為i(x,y)中0級(jí)亮斑像素區(qū)域；

s2，利用雙線性插值法求出干涉圖樣中p點(diǎn)周圍坐標(biāo)分別為六點(diǎn)的強(qiáng)度值ij(j＝1,2,3,4,5,6)，其中

s3，利用p1～p6六點(diǎn)的強(qiáng)度值，計(jì)算出這六點(diǎn)的質(zhì)心q(x1c,y1c)；

其中，xj、yj為點(diǎn)pj(j＝1,2,3,4,5,6)處的坐標(biāo)，ij為點(diǎn)pj處的強(qiáng)度值；

s4，利用點(diǎn)p和點(diǎn)q坐標(biāo)，計(jì)算點(diǎn)q相對(duì)于點(diǎn)p的位置偏移量大小r2

根據(jù)已存儲(chǔ)的r1與r2對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表r1＝t1(r2)，查找與所述r2對(duì)應(yīng)的r1；

s5，計(jì)算表示入射光波在x和y方向上波面位相斜率的澤尼克系數(shù)a1和a2；

s6，利用a1、a2的值，在光強(qiáng)分布i(x,y)所在直角坐標(biāo)系中構(gòu)造其中j1為第一類一階貝塞爾函數(shù)，wh是j1的載波頻率，滿足d表示通光圓孔的直徑；

s7，利用b(x-d1,y-d2)，根據(jù)i(x,y)＝a·b(x-d1,y-d2)·c(x-d1,y-d2)，其中rh表示通光圓孔的半徑，計(jì)算c(x-d1,y-d2)的分布

s8，利用c(x-d1,y-d2)中央亮斑，計(jì)算其質(zhì)心點(diǎn)m坐標(biāo)(x2c,y2c)，

其中，區(qū)域a'為c(x-d1,y-d2)中央亮斑像素區(qū)域；

s9，利用點(diǎn)m坐標(biāo)(x2c,y2c)，計(jì)算表示入射光波0度像散和45度像散的澤尼克系數(shù)a4和a5；

s10，利用干涉圖樣空間分布i(x,y)中的六個(gè)1級(jí)亮斑，計(jì)算出a3；a3與信號(hào)滿足查找表所規(guī)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中，d11、d12、d13、d14、d15和d16分別是i(x,y)中以(x11,y11)、(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)、(x15,y15)和(x16,y16)為圓心，半徑r/2的圓形區(qū)域，r滿足r＝λf/3s。利用干涉圖樣上六個(gè)1級(jí)亮斑的空間分布，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的信號(hào)根據(jù)已存儲(chǔ)的查找表查找與所述對(duì)應(yīng)的a3；

s11，將a1、a2、a3、a4和a5代入分波面元件單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布式w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')中，獲得第i個(gè)孔徑內(nèi)波面位相分布。

所述查找表r1＝t1(r2)的建立過程為：

s01，初始化結(jié)構(gòu)參數(shù)，在光電傳感器所在平面xy上建立直角坐標(biāo)系，并令函數(shù)中心點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)重合；

s02，在坐標(biāo)系中任取一點(diǎn)p'(r1cosθ,r1sinθ)，根據(jù)分別計(jì)算p'點(diǎn)周圍坐標(biāo)分別為六點(diǎn)的b(x,y)值bj(j＝1,2,3,4,5,6)，其中j1為第一類一階貝塞爾函數(shù)，w是j1的載波頻率，滿足

s03，利用p'1～p'6六點(diǎn)的b(x,y)值，計(jì)算出這六點(diǎn)的質(zhì)心q'(x'1c,y'1c)；

s04，利用點(diǎn)p'和點(diǎn)q'坐標(biāo)，計(jì)算點(diǎn)q'相對(duì)于點(diǎn)p'的位置偏移量大小r2，

s05，固定θ值，在設(shè)定范圍內(nèi)，以一定步長(zhǎng)多次更新r1，按照s02-s04的步驟計(jì)算其對(duì)應(yīng)的r2，建立r1與r2對(duì)應(yīng)關(guān)系的查找表r1＝t1(r2)；

所述查找表的建立過程為：

s01，建立分波面元件單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布式，

w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')

其中，a1和a2分別為入射光波在分波面元件上x和y方向上波面位相斜率的澤尼克系數(shù)，a3、a4和a5分別為入射光波在分波面元件上波面位相的離焦、0度像散和45度像散的澤尼克系數(shù)；

s02、利用窮舉法仿真計(jì)算分波面元件101單個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布w(x',y')＝a1x'+a2y'+a3[-1+2(x^'2+y^'2)]+a4(x^'2-y^'2)+a5(2x'y')中僅a3項(xiàng)發(fā)生變化時(shí)，即，當(dāng)a1、a2、a4和a5全部為零，a3取不同數(shù)值時(shí)，信號(hào)的數(shù)值，建立查找表其中，w(x',y')為仿真時(shí)波面位相分布，仿真時(shí)將a1、a2、a4和a5全部置為零，通過改變a3的數(shù)值，窮舉出不同的波面位相分布w(x',y')；i(x,y)是波面位相分布為w(x',y')時(shí)，通過仿真獲得的光電傳感器102所在平面xy上的干涉圖樣空間分布；i(x,y)中包含一個(gè)0級(jí)亮斑00，其中心(x00,y00)位于干涉圖樣中心；i(x,y)中包含六個(gè)1級(jí)亮斑11、12、13、14、15和16，其中心(x11,y11)、(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)、(x15,y15)和(x16,y16)間隔60度均布在以(x00,y00)為圓心，半徑為2λf/3s的圓上；d11、d12、d13、d14、d15和d16分別是i(x,y)中以(x11,y11)、(x12,y12)、(x13,y13)、(x14,y14)、(x15,y15)和(x16,y16)為圓心，半徑r/2的圓形區(qū)域，r滿足r＝λf/3s；窮舉a3取不同數(shù)值時(shí)，計(jì)算對(duì)應(yīng)的數(shù)值，獲得查找表保存在存儲(chǔ)器103中

需要說明的是，查找表r1＝t1(r2)、僅需要通過窮舉法仿真建立，之后存入存儲(chǔ)器103，在測(cè)量過程中可重復(fù)使用；使用運(yùn)算器104計(jì)算入射光波000在分波面元件101所在平面x'y'上第i個(gè)子孔徑內(nèi)的波面位相分布w(x',y')時(shí)，僅需要執(zhí)行步驟一至步驟十一即可。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。