[发明专利]一种白光干涉仪快速准焦方法

权利要求书

1.一种白光干涉仪快速准焦方法，其特征在于，该方法基于白光干涉光学系统来实现；所述白光干涉光学系统安装在步进电机上，包括白光光源、匀光片、照明物镜、分光镜、管镜、CCD相机、Mirau物镜；所述Mirau物镜还与一个压电陶瓷驱动器固连，由所述压电陶瓷驱动器带动所述Mirau物镜单独沿其光轴运动；所述白光干涉仪快速准焦方法包括以下步骤：

S1：开启所述白光光源，并将样品放置在Mirau物镜的视野正对处；

S2：粗准焦；所述步进电机沿靠近样品的正方向按第一精度步长移动，每移动一次CCD相机采集一张图片；根据能量梯度函数算法计算每张图片的清晰度S₁(i)，i＝1,2,3,…，并记录当前清晰度的最大值为S₁max；若S₁(i)-S₁(i-1)＞0.1，则开始下一步；反之，则重复步骤S2；

S3：细准焦；所述步进电机沿靠近样品的正方向按第二精度步长移动，每移动一次CCD相机采集一张图片；根据能量梯度函数算法计算并记录每张图片的清晰度S₁(i)、当前清晰度的最大值S₁max，并记录S₁max的位置h_max；根据改进后的EAV点锐度算法，计算每张图片的清晰度S₂(i)，并记录当前最大的清晰度S₂max；若0.9S₁max≤S₁(i)≤S₁max且距离h_max位置移动超过10步，或S₁(i)0.9S₁max，所述步进电机回退到h_max位置并开始下一步；反之，则重复步骤S3；

所述改进后的EAV点锐度算法的表达式如下：

式中，x为图像横向像素点的编号，y为图像纵向像素点的编号，f函数表示该点的光强，M为图像的像素行数，N为图像的像素列数；

S4：精准焦；所述步进电机保持不动，压电陶瓷驱动器沿远离样品的反方向按第三精度步长移动，每移动一次CCD相机采集一张图片；根据改进后的EAV点锐度算法计算并记录每张图片的清晰度S₂(i)和S₂max；若当前S₂(i)大于S₂max，则压电陶瓷驱动器继续沿反方向移动，直到连续两张图片的清晰度S₂(i-1)和S₂(i)均小于S₂max，此时压电陶瓷驱动器回到记录S₂max的位置；若当前S₂(i)小于等于S₂max，则判断S₂(i)是否小于0.98S₂max，若是，则重复步骤S4；反之，则压电陶瓷驱动器保持不动，完成快速准焦。

2.根据权利要求1所述的白光干涉仪快速准焦方法，其特征在于，所述能量梯度函数算法的表达式如下：

式中，x为图像横向像素点的编号，y为图像纵向像素点的编号，f函数表示该点的光强。

3.根据权利要求1所述的白光干涉仪快速准焦方法，其特征在于，所述第一精度步长为20～30μm，第二精度步长为1μm，第三精度步长为0.1μm。

4.根据权利要求1所述的白光干涉仪快速准焦方法，其特征在于，所述光学系统中，所述白光光源、匀光片、照明物镜、分光镜依次同光轴布置，CCD相机、管镜、分光镜、Mirau物镜依次同光轴布置，所述白光光源与CCD相机所在的光轴相互垂直，样品放置在所述Mirau物镜的正下方；所述白光光源、匀光片、照明物镜、分光镜、管镜、CCD相机、压电陶瓷驱动器、Mirau物镜安装在所述步进电机的平台上，且在所述步进电机的带动下沿所述Mirau物镜的光轴运动；所述Mirau物镜与所述压电陶瓷驱动器固连，由所述压电陶瓷驱动器带动所述Mirau物镜单独沿其光轴运动。