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在球面面形检测中，成像系统一般被认为是共光路系统，在高精度的点衍射干涉仪中，由被测件反射回来的测试光束必须在衍射小孔周围反射，且由于球面被测件在调整过程中不可避免的将引入离焦和倾斜，将使测试光束与参考光束在经过干涉成像系统时存在非共光路，引入回程误差。这一误差将影响最终的面形检测精度。同时，由于点衍射干涉仪的亚纳米级的检测精度要求，对干涉成像系统的设计、加工、装调均提出了极其苛刻的要求，除要满足系统畸变、波像差等像质指标外，还要求镜片的光洁度，以保证极低的相干噪声，所以研究无镜成像技术是解决该难点的一个重要途径。 本文在现有点衍射干涉仪的基础上，去除干涉系统的成像系统，展开无镜成像算法的研究。将矩阵光学与波动光学相结合，利用费马原理及光路可逆性的特点，推导了光线逆向通过复杂光学系统时的光程函数，将光程函数与基尔霍夫衍射积分结合起来，得到了用与ABCD矩阵元相关的衍射逆运算积分公式表示复杂系统无镜成像逆运算的方法。在分析衍射积分计算方法时，根据奈奎斯特采样定理及二维傅立叶变换，对衍射积分的离散化及采样计算方法做出了分析说明。 在仿真与实验阶段，通过MATLAB编写了无镜成像算法的计算程序，对算法正确性进行验证，仿真了距离误差对无镜成像的影响，并模拟了带有衍射环的点衍射干涉图的复原，最后在点衍射干涉装置上采集了干涉图，用无镜成像算法进行处理，得到的结果符合预期。