[發明專利]一種基于分類學習與二分法的光學掃描全息自聚焦方法

有效

• 申請號: 201811079497.5
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN108958000B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 歐海燕;吳勇;邵維;王秉中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

1.一種基于分類學習與二分法的光學掃描全息自聚焦方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.首先，激光器發射一束頻率為ω₀的激光，經過第一分束器被分為兩束光；然后，其中一束光經過第一反射鏡以及第一光瞳和第一凸透鏡；同時，另一束光波經過聲光調制器頻率被提升為ω₀+Ω，并經過第二反射鏡以及第二光瞳和第二凸透鏡；

步驟2：兩束光波在第二分束器處干涉形成菲涅爾波帶板，再經X-Y掃描振鏡反射掃描物體，其中透過物體的光波經第三凸透鏡匯聚，并被光電探測器接受，經過解調后得到全息圖；

步驟3：重復步驟1和步驟2，重復獲取N幅全息圖，并通過傳統重建的方法找到聚焦距離；然后，利用這些全息圖在不同的距離下重建，記錄重建距離與聚焦距離的大小關系；最后，利用重建的全息圖以及記錄的重建距離與聚焦距離的大小關系作為訓練訓練數據，訓練一個能夠判斷重建距離與聚焦距離大小關系的模型；

步驟4：首先，根據步驟1和2，重新獲取一幅全息圖，并初始化兩個重建距離，在兩個距離上重建全息圖；然后，通過步驟3判斷重建的全息圖的重建距離與聚焦距離的大小關系；最后，通過二分法迭代獲得全息圖的聚焦距離。

2.根據權利要求1所述的基于分類學習與二分法的光學掃描全息自聚焦方法，其特征在于，其中，步驟2的具體過程如下：

步驟2-1.兩束光波經過第二分束器匯聚后，干涉形成菲涅爾波帶板，并被X-Y掃描振鏡反射掃描物體；該過程的光學傳遞函數為：

其中，x和y表示待測物體的位置，x'和y'為積分變量，z表示x-y掃描振鏡到待測物體的距離，表示波數，λ表示光波波長，第一凸透鏡和第二凸透鏡的焦距均為f，k_x和k_y表示頻域坐標，p₁(x,y)和p₂(x,y)分別表示第一光瞳函數和第二光瞳函數，上標*表示共軛，

步驟2-2.干涉形成的菲涅爾波帶板掃描物體，其中透過物體的光波被光電轉換器接受轉換為電信號，傳到電腦端，獲得全息圖，該過程可表示為：

g(x,y)＝F^-1{F[O(x,y；z₀)]×OTF(k_x,k_y；z₀)} (3)

其中，z₀為物體所在的位置，即聚焦距離，F^-1和F分別表示逆傅里葉變換和傅里葉變換，O(x,y；z₀)表示物體的振幅函數。