[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

• 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

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z_k、離焦位置優(yōu)化步長(zhǎng)step_z、相位優(yōu)化步長(zhǎng)step_phase、振幅優(yōu)化步長(zhǎng)step_amp、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U_k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)，I_k是在離焦位置z_k處采集的離焦光斑，U_k是待測(cè)波前在離焦位置z_k處的衍射積分；W_k(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z_k；

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，Δz_k代表離焦位置梯度；

S4.3：采用下式更新離焦位置

z_k＝z_k+step_zΔz_k

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z_k；

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。