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本发明公开了基于双螺旋点扩散函数的波前传感器、探测方法及系统，其中，所述基于双螺旋点扩散函数的波前探测方法通过微透镜阵列对待测波前进行聚焦，获得微透镜阵列上所有孔径的高斯点阵图；通过双螺旋点扩散函数系统将所述高斯点阵图转换为双螺旋点阵图；根据所述高斯点阵图和双螺旋点阵图获得混合波前斜率值；对所述混合波前斜率值进行波前重构，得到待测的波前信息，通过将探测到的高斯光斑转换为双螺旋的形式可以获得探测波前经微透镜阵列后的像点三维空间坐标精确信息，能抑制波前离焦误差对于重构精度的影响，在目标物体产生轴向位移的时候，依然能够得到高的探测精度，在保证探测精度的前提下大大提高了传感器轴向的探测范围。

本发明涉及自适应光学技术领域，特别涉及基于双螺旋点扩散函数的波前传感器、探测方法及系统。本发明的目的在于提供一种基于双螺旋点扩散函数的波前传感器、探测方法及系统，能抑制波前离焦误差对于重构精度的影响，在目标物体产生轴向位移的时候，依然能够得到高的探测精度，在保证探测精度的前提下大大提高了传感器轴向的探测范围。

在光学元件和半导体制造以及天文、航空等领域，波前检测和测量起到重要的作用，其中以夏克-哈特曼波前传感器为代表的新型探测技术，广泛应用于光学元件，金属表面探测以及光束波前畸变和相差的测量等方面；目前的测量技术主要分为两类，一类是对波面面形直接测量，另一类为波前斜率测量；它们的代表分别为干涉仪和夏克-哈特曼波前传感器。由于干涉仪需要经过严格的精确校准，配套设施严格，受到环境因素影响巨大，因而，波前斜率测量方法受到更广泛的应用，其中最常用的为夏克-哈特曼波前检测法。

夏克-哈特曼波前传感器一般由微透镜阵列和CCD相机组成，通过CCD记录微透镜后焦面上像点的光斑信息，来计算光斑质心的偏移，重构波前信息。由于CCD的探测面在微透镜的后焦平面上，故探测光经过样品后，需要对波前进行准直为理想平面波，使得波前经过微透镜阵列后，像点全部在后焦平面上，这样计算出的光斑质心偏移的误差最小。但是，当样品发生轴向位移的时候，入射波前经微透镜后像点将不在后焦平面上，产生一定的离焦，探测面上的光斑会随着离焦的距离增大而变大[图2中的(b)]，这样，计算质心偏移的误差将会随之增大，直接影响到波前重构的精度。

因而现有技术还有待改进和提高。

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于双螺旋点扩散函数的波前传感器、探测方法及系统，能抑制波前离焦误差对于重构精度的影响，在目标物体产生轴向位移的时候，依然能够得到高的探测精度，在保证探测精度的前提下大大提高了传感器轴向的探测范围。

1、发明人：于斌, 李四维, 曹博, 屈军乐2、第一发明人简介：于斌， 博士，教授，博士生导师。目前主要从事超分辨显微技术及应用、计算光学成像、定量相位显微成像等方面的研究工作。目前承担国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市基础研究等多项科研项目。发表SCI论文70余篇，申请国家发明专利20余项，授权13项。

相较于现有技术，本发明提供的基于双螺旋点扩散函数的波前传感器、探测方法及系统中，所述基于双螺旋点扩散函数的波前探测方法通过微透镜阵列对待测波前进行聚焦，获得微透镜阵列上所有孔径的高斯点阵图；通过双螺旋点扩散函数系统将所述高斯点阵图转换为双螺旋点阵图；根据所述高斯点阵图和双螺旋点阵图获得混合波前斜率值；对所述混合波前斜率值进行波前重构，得到待测的波前信息，通过将探测到的高斯光斑转换为双螺旋的形式可以获得探测波前经微透镜阵列后的像点三维空间坐标精确信息，能抑制波前离焦误差对于重构精度的影响，在目标物体产生轴向位移的时候，依然能够得到高的探测精度，在保证探测精度的前提下大大提高了传感器轴向的探测范围。

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