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[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于交叉迭代自動(dòng)對(duì)焦的波前檢測(cè)方法有效

專(zhuān)利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 202110274702.9 申請(qǐng)日: 2021-03-15
公開(kāi)(公告)號(hào): CN112903121B 公開(kāi)(公告)日: 2022-04-19
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 白劍;趙磊;汪凱巍;侯晶 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: 浙江大學(xué)
主分類(lèi)號(hào): G01J9/00 分類(lèi)號(hào): G01J9/00
代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200 代理人: 賈玉霞
地址: 310058 浙江*** 國(guó)省代碼: 浙江;33
權(quán)利要求書(shū): 查看更多 說(shuō)明書(shū): 查看更多
摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 基于 交叉 自動(dòng) 對(duì)焦 檢測(cè) 方法
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種基于交叉迭代自動(dòng)對(duì)焦的波前檢測(cè)方法,在激光器的出射光路上依次布置有擴(kuò)束器、待測(cè)平板、會(huì)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(dòng)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(cè)平板波前誤差的離焦光斑;

S2:分別設(shè)置所述會(huì)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(yōu)化步長(zhǎng)stepz、相位優(yōu)化步長(zhǎng)stepphase、振幅優(yōu)化步長(zhǎng)stepamp、波前檢測(cè)的迭代總數(shù)N、離焦優(yōu)化迭代總數(shù)N_z、迭代判斷閾值M、波前檢測(cè)的初始迭代計(jì)數(shù)i=1、待測(cè)波前初始估計(jì)值g1(x,y),其中,(x,y)為所述待測(cè)平板的坐標(biāo);

S3:使用所述離焦光斑與待測(cè)波前的估計(jì)值的衍射傳播計(jì)算值Uk構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)

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

S4:當(dāng)i=1,對(duì)所有位置的衍射光斑使用離焦位置優(yōu)化算法優(yōu)化離焦位置,當(dāng)i≠1時(shí),則對(duì)第k幅衍射光斑使用離焦位置優(yōu)化算法優(yōu)化離焦位置;所述離焦位置優(yōu)化算法通過(guò)如下的子步驟來(lái)實(shí)現(xiàn):

S4.1:設(shè)置離焦位置初始迭代計(jì)數(shù)j=1,輸入離焦位置zk

S4.2:計(jì)算離焦位置優(yōu)化梯度

其中,和分別代表衍射計(jì)算算子和逆衍射計(jì)算算子,代表從待測(cè)面衍射計(jì)算到圖像采集面的復(fù)振幅,代表從圖像采集面逆衍射計(jì)算到待測(cè)面的復(fù)振幅,*代表取復(fù)共軛,k=2π/λ是波數(shù),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(luò)+1,并返回S4.2,否則結(jié)束迭代,得到最優(yōu)的離焦位置zk

S5:采用下式計(jì)算波前優(yōu)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(cè)波前的振幅和相位,使用梯度優(yōu)化方法得到待測(cè)平板的復(fù)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(jié)束迭代,獲得滿足所有離焦光斑約束的待測(cè)波前;

S9:對(duì)S8獲得的待測(cè)波前使用多項(xiàng)式擬合移除噪聲影響,得到真實(shí)的波前誤差分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉迭代自動(dòng)對(duì)焦的波前檢測(cè)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(jì)算算子優(yōu)先使用兩步菲涅爾衍射。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉迭代自動(dòng)對(duì)焦的波前檢測(cè)方法,其特征在于,所述S6中的梯度優(yōu)化方法選用梯度下降法,計(jì)算公式如下:

這里的a和分別代表振幅和相位。

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