[发明专利]一种非傍轴和离焦像差的数值校正方法

权利要求书

1.一种非傍轴和离焦像差的数值校正方法，其特征在于包括下述步骤：(1)量取物体到全息图，亦即物体到CCD的距离，将其初步确定为全息图的记录距离d；

(2)对无透镜傅里叶变换数字全息图进行非傍轴像差校正；

(3)对非傍轴像差校正之后的全息图进行离焦像差校正；

(4)对离焦像差校正之后的全息图直接进行逆快速傅里叶变换运算操作，操作完成之后即得到全息图的数值再现像；

(5)针对数值再现像判断数值聚焦平面，确定全息图的最佳修正距离d′；

(6)确定全息图的最佳再现距离d″，d″＝d+Δd＝1/(d+n′×Δ)；

(7)将最佳再现距离d″作为全息图的记录距离d代入非傍轴像差校正因子，再次针对无透镜傅里叶变换数字全息图进行非傍轴像差校正；

(8)将最佳修正距离d′代入离焦像差校正因子的修正距离D，再次针对再现像差校正之后的全息图进行离焦像差校正；

(9)对再次离焦像差校正之后的全息图直接进行逆快速傅里叶变换运算操作，操作完成之后即得到理想的无像差的全息图数值再现像。

2.根据权利要求1的一种非傍轴和离焦像差的数值校正方法，其特征在于所述步骤(2)包括下述步骤：

(a)根据全息图的记录距离d计算非傍轴像差校正因子矩阵λ²(x²+y²+d²)²/d²，其中，λ为记录激光波长，x，y为全息图上点的位置坐标；

(b)对无透镜傅里叶变换数字全息图矩阵与非傍轴像差校正因子矩阵相乘的结果按照fx=x(x2+y2+d2)1/2]]>fy=y(x2+y2+d2)1/2]]>进行坐标变换，完成非傍轴像差校正，f_x、f_y分别为x、y在频域中的坐标。

3.根据权利要求1的一种非傍轴和离焦像差的数值校正方法，其特征在于所述步骤(3)包括下述步骤：

(a)取Δd＝n×Δ，其中，n为整数，Δ为循环步进值，Δd为无透镜傅里叶变换全息图的离焦量，即物体和参考光点源到CCD的距离差；

(b)得到修正距离D，为D＝1/[1/d-1/(d+Δd)]；

(c)根据全息图的修正距离D计算离焦像差校正因子矩阵exp[jk(x²+y²)/2D]，其中，j为虚数，k为波数；

(d)将非傍轴像差校正之后的全息图乘以上述矩阵，对其进行离焦像差校正。

4.根据权利要求1的一种非傍轴和离焦像差的数值校正方法，其特征在于所述步骤(5)包括下述步骤：

(a)对全息图的数值再现像矩阵取绝对值；

(b)截取再现像的正一级部分或者负一级部分；

(c)对所截取的部分进行强度积分，获得一积分值；

(d)通过连续改变步骤3(a)中的n，保持循环步进值Δ不变的情况下，改变离焦量Δd，再次完成步骤3(b)到步骤5(c)，获得一系列强度积分值；

(e)根据上述步骤5(d)得到的一组积分值拟合得到一条曲线；

(f)通过对上述曲线求导数得到其拐点位置，并将拐点的x轴坐标值n′作为数值再现像数值聚焦平面的理想位置，若此时的n＝n′，全息图的最佳修正距离d′＝1/[1/d-1/(d+n′×Δ)]。