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[發明專利]一種基于交叉迭代自動對焦的波前檢測方法有效

專利信息
申請號: 202110274702.9 申請日: 2021-03-15
公開(公告)號: CN112903121B 公開(公告)日: 2022-04-19
發明(設計)人: 白劍;趙磊;汪凱巍;侯晶 申請(專利權)人: 浙江大學
主分類號: G01J9/00 分類號: G01J9/00
代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200 代理人: 賈玉霞
地址: 310058 浙江*** 國省代碼: 浙江;33
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 交叉 自動 對焦 檢測 方法
【權利要求書】:

1.一種基于交叉迭代自動對焦的波前檢測方法,在激光器的出射光路上依次布置有擴束器、待測平板、會聚透鏡、圖像傳感器,其特征在于,該方法包括如下步驟:

S1:移動所述圖像傳感器,在不同的離焦距離采集n幅含有所述的待測平板波前誤差的離焦光斑;

S2:分別設置所述會聚透鏡的焦距s、口徑D、每一幅離焦光斑的名義離焦位置zk、離焦位置優化步長stepz、相位優化步長stepphase、振幅優化步長stepamp、波前檢測的迭代總數N、離焦優化迭代總數N_z、迭代判斷閾值M、波前檢測的初始迭代計數i=1、待測波前初始估計值g1(x,y),其中,(x,y)為所述待測平板的坐標;

S3:使用所述離焦光斑與待測波前的估計值的衍射傳播計算值Uk構建優化目標函數

其中,u,v是離焦光斑位置處的坐標,Ik是在離焦位置zk處采集的離焦光斑,Uk是待測波前在離焦位置zk處的衍射積分;Wk(u,v)是權重分布,用來移除圖像傳感器上信噪比低的像素點和壞點;

S4:當i=1,對所有位置的衍射光斑使用離焦位置優化算法優化離焦位置,當i≠1時,則對第k幅衍射光斑使用離焦位置優化算法優化離焦位置;所述離焦位置優化算法通過如下的子步驟來實現:

S4.1:設置離焦位置初始迭代計數j=1,輸入離焦位置zk

S4.2:計算離焦位置優化梯度

其中,和分別代表衍射計算算子和逆衍射計算算子,代表從待測面衍射計算到圖像采集面的復振幅,代表從圖像采集面逆衍射計算到待測面的復振幅,*代表取復共軛,k=2π/λ是波數,Im()代表取虛部,Δzk代表離焦位置梯度;

S4.3:采用下式更新離焦位置

zk=zk+stepzΔzk

S4.4:如果jN_z,令j=j+1,并返回S4.2,否則結束迭代,得到最優的離焦位置zk

S5:采用下式計算波前優化的相位梯度和振幅梯度

這里Re()代表取虛部,Δa代表振幅梯度,代表相位梯度;

S6:更新待測波前的振幅和相位,使用梯度優化方法得到待測平板的復振幅分布;

S7:如果mod((i+1)/M)=k,那么返回S4;

S8:如果iN,則令k=mod((i+1)/n),i=i+1,并返回S5,否則結束迭代,獲得滿足所有離焦光斑約束的待測波前;

S9:對S8獲得的待測波前使用多項式擬合移除噪聲影響,得到真實的波前誤差分布。

2.根據權利要求1所述的基于交叉迭代自動對焦的波前檢測方法,其特征在于,為了便于靈活采樣,所述S4.2和S5中的衍射計算算子優先使用兩步菲涅爾衍射。

3.根據權利要求1所述的基于交叉迭代自動對焦的波前檢測方法,其特征在于,所述S6中的梯度優化方法選用梯度下降法,計算公式如下:

這里的a和分別代表振幅和相位。

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