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为了快速、准确再现球面参考光预放大数字全息图的三维信息，采用理论推导和实验验证相结合的方式，对等曲率物参光预放大数字全息显微系统的位相畸变补偿问题进行了研究。推导了该系统的点扩散函数，进而获得了物体再现光场的复振幅及位相畸变表达式，提出利用估测的位相掩膜对再现光场进行位相畸变预补偿后进行位相解包裹，结合自动位相补偿方法获得待测样品较为准确的位相分布。对人体血红细胞进行了实验研究，结果表明：利用位相掩膜对再现光场进行预补偿，一方面可以避免位相解包裹的错误，另一方面还可以有效消除再现光场的二次位相畸变，以实现利用单次自动位相补偿方法获得光场正确的位相分布。