[发明专利]对准方法

说明书

一种评估第一和第二衍射元件的相对对准的方法。该方法包括照射第一衍射元件以在远场中形成第一衍射图案并照射第二衍射元件以在远场中形成第二衍射图案。该方法还包括确定远场中第一衍射图和第二衍射图之间的位置和/或旋转关系。

技术领域

本公开涉及一种对准评估方法。特别的是，本公开涉及一种评估第一和第二衍射元件相对对准的方法。更加特别的是，本公开涉及一种第一和第二衍射元件旋转或平移评估的方法。更加特别的是，本公开涉及在一种光学处理系统中，比如一种光学相关器中的第一和第二空间光学调制器的相对对准的评估方法。本公开还涉及一种多个衍射元件对准的方法。

背景技术

光学系统构建中的一个常见问题是如何精确地对准多个组件以提供恰当的光学性能。在自由空间衍射和傅立叶光学系统中，设备和部件的正确放置是至关重要的，特别是当所涉及的公差在微米级的时候。每个部件要能够沿着六个主轴进行精确对准，表示为相对于中心点的三个线性平移，x，y，z和三个角度平移，滚动，俯仰，偏转。如果在整个光学系统内存在子系统，则此原则应被扩展，即除了每个部件的局部轴之外，还必须考虑全局轴。

尤其困难的是，诸如像素化的电子光学显微阵列的多个光学耦合的衍射元件的对准，这些元件通常被归类为空间光学调制器(SLM)。这些能够是硅基液晶(LCoS)设备或者是基于镜面的微机电(MEMs)设备。

在衍射光学系统中，诸如SLM的衍射元件不用作产生图像的手段，而是作为调制相干激光的方式，使其波长与像素尺寸(例如632nm红色可见激光)相符。通过将图案寻址到SLM像素阵列，离开设备的光或者被成形(在全息再现和光镊应用的情况下)，或者被用于输入数值数据到一个光学处理系统中。此种系统的实例包括光学相干器(图像识别)和光学衍射功能(作为较大方程求解系统的基础)，例如在专利US2010085496和US2006050986中被提出的内容。如PCT/GB2013/051778中提出的那样，通过寻址特定的图案，例如波带片，菲涅尔透镜和相位斜波，SLM也能够被用于代替传统的聚焦和光束控制元件(透镜，反射镜)。

利用这些原理，大元件计数衍射光学系统能够被实现，通过使用SLM输入数据到光学系统中，这就和根据需求引导和聚焦光一样。相比于一种硬件任务，将光学对准变成一种软件任务具有明显的优点，因为只要初始物理对准完成，图像是能够被动态地调节的，此外，系统可以被重新配置以形成其他的光学系统。然而，如何物理对准SLM的问题依然存在。考虑到光学偏微分方程求解系统可能需要包含超过200个SLM，对准如此大量的组件，其难度是很明显的。

本公开涉及两个或更多个衍射元件的相对对准的评估问题。本公开还涉及两个或更多个衍射元件的对准。

发明内容

本公开的范围在所附的独立权利要求书中定义。

概括的说，本公开涉及一种方法，用于评估光学处理系统中诸如SLM的衍射元件的物理对准。在光学处理系统中提供衍射元件阵列应该是有优势的，其中各个衍射元件被置于至少一个平面中的至少一个平铺阵列。利用这种平铺方式，本发明人已经准确地解决了各个衍射元件的对准问题，使得光学处理系统能够准确地起作用。将各个衍射元件在多个轴上与平铺阵列中相邻的衍射元件和其他衍射元件对准，这应该是必要的。此外，阵列本身也应该需要相对于其他阵列被对准。评估这种系统中衍射元件的对准是必要的，以便执行任何这样的对准。通过照射衍射元件以在远场中产生光图案，使得一个光图案的相对对准能够被用来对照衍射元件的相对对准，由此解决了两个或更多个衍射元件的相对对准的评估问题，光图案能够是衍射元件的远场衍射图案和/或放大图像，并且与光图案的对比可以揭示衍射元件的位置，平移和/或旋转对准的信息。

因此，这里提供了一种评估第一和第二衍射元件的相对对准的方法，该方法包括照射第一衍射元件以在远场中形成第一衍射图案，照射第二衍射元件以在远场中形成第二衍射图案，同时确定远场中第一衍射图案和第二衍射图案之间的位置和/或旋转关系。