[發(fā)明專利]基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110205746.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN112985300B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安其昌;劉欣悅;李洪文;王越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

1.一種基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

利用邁克爾遜干涉系統(tǒng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面進(jìn)行測(cè)試，獲取對(duì)應(yīng)的干涉條紋圖；

根據(jù)所述干涉條紋圖得到光程差，從所述光程差中提取相位信息，并根據(jù)所述相位信息，獲取所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息；

以所述干涉條紋圖為輸入，以所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

利用所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)對(duì)待測(cè)光學(xué)元件表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，獲取不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的待測(cè)干涉條紋圖；

將所述待測(cè)干涉條紋圖輸入至訓(xùn)練好的所述第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息；

根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓；

其中，所述根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓，具體包括：

根據(jù)所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息，通過極大似然估計(jì)法得到所述待測(cè)光學(xué)元件三維表面的重建；或，

以所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件表面的矢高信息組成的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)為輸入，以澤尼克多項(xiàng)式系數(shù)為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；將所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)在逐點(diǎn)掃描時(shí)的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和所述待測(cè)光學(xué)元件表面每個(gè)點(diǎn)的矢高信息組成的離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入至訓(xùn)練好的所述第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取所述待測(cè)光學(xué)元件的三維輪廓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述邁克爾遜干涉系統(tǒng)為全光纖式架構(gòu)，包括：用于發(fā)出激光的激光發(fā)射器，第一耦合器，參考臂，光子芯片、光柵和測(cè)量臂；所述測(cè)量臂包括第二耦合器、反射鏡、測(cè)量頭和掃描機(jī)構(gòu)；其中，

所述第一耦合器，用于將所述激光分成第一光束和第二光束；所述第一光束傳輸至所述參考臂，所述第二光束傳輸至所述測(cè)量臂；

所述參考臂，用于將所述第一光束進(jìn)行調(diào)節(jié)后傳輸至所述光子芯片；

所述測(cè)量臂，用于將所述第二光束經(jīng)過所述第二耦合器傳輸至所述反射鏡，并經(jīng)所述反射鏡反射至所述測(cè)量頭，通過所述測(cè)量頭的軸向移動(dòng)和所述掃描機(jī)構(gòu)對(duì)所述標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件或所述待測(cè)光學(xué)元件進(jìn)行極坐標(biāo)下的二維掃描，掃描后的光向后反射沿原路返回至所述第二耦合器，并通過所述第二耦合器分光，將一部分光傳輸至所述光子芯片；

所述光子芯片，用于接收所述參考臂與所述測(cè)量臂傳輸?shù)墓猓a(chǎn)生干涉；

所述光柵，用于將經(jīng)過所述光子芯片處理后的光進(jìn)行衍射，形成分布均勻的干涉條紋。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一耦合器的分光比為1:4，以使所述第一光束和所述第二光束的光強(qiáng)比為1:4。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述第二耦合器的分光比為1:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述測(cè)量臂還包括：連接于第二耦合器后方的光子燈籠；

所述光子燈籠的一端為單模光纖且與所述第二耦合器連接；所述光子燈籠的另一端為多模光纖。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法，其特征在于，所述參考臂包括第一準(zhǔn)直器，與所述第一準(zhǔn)直器連接的第二準(zhǔn)直器，位于所述第二準(zhǔn)直器下方的精密位移驅(qū)動(dòng)器；

所述精密位移驅(qū)動(dòng)器，用于移動(dòng)所述第二準(zhǔn)直器的位置，以使所述參考臂與所述測(cè)量臂之間的光程差小于所述激光的相干長度。

7.一種光學(xué)元件輪廓檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括處理器和存儲(chǔ)器，其中，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中保存的計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法。

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，其中，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的基于條紋追蹤的光學(xué)元件輪廓檢測(cè)方法。