[发明专利]一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法

权利要求书

1.一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用四象限探测器四路输出光电流计算出光斑质心的解算值；

步骤2、以四象限探测器中心为坐标原点，建立直角坐标系，利用高斯光斑能量分布模型，根据精度要求，构造出光斑质心解算值和相对位置一一对应的查找表；

步骤3、根据所述步骤1中的解算值在所述步骤2中构造的查找表中查找出对应的相对位置；

步骤4、如果精度不满足要求，则对所述步骤3查找的结果进行校正，如果精度满足要求，则进行下一步骤；

步骤5、依据光斑半径和所述步骤4中的相对位置计算出光斑质心；

所述步骤2中构造出光斑质心解算值和相对位置一一对应的查找表，光斑质心解算值和相对位置的关系为：

式中，x_r和y_r分别为x和y方向的相对位置，x方向计算公式为x_r＝x₀/r，是光斑质心x₀与光斑半径r的比值，取值范围为[-1,1]；y方向计算公式为y_r＝y₀/r，是光斑质心y₀与光斑半径r的比值，取值范围为[-1,1]；

所述步骤2中根据精度要求，查找表大小设定为(2n+1)×1，其中2n+1为对四象限探测器动态范围[-r,r]的细分数；

根据x和y方向的对称独立性，所述步骤2中构造查找表表格的方法包括以下几种：

(1)x和y方向共用一个全动态范围[-r,r]的查找表，(2n+1)为对四象限探测器动态范围的细分数，则表格大小为(2n+1)×1，表格数量为1，可直接利用解算值查表计算相对位置；

(2)x和y方向共用一个正半动态范围[0,r]的查找表，(2n+1)为对四象限探测器动态范围的细分数，则表格大小为(n+1)×1，表格数量为1，正半动态范围[0,r]的解算值可直接利用解算值查表计算相对位置，而负半动态范围

[-r,0]的解算值先取其绝对值查表计算相对位置，最后取查得的相对位置的负值；

(3)x和y方向共用一个负半动态范围[-r,0]的查找表，(2n+1)为对四象限探测器动态范围的细分数，则表格大小为(n+1)×1，表格数量为1，负半动态范围[-r,0]的解算值可直接利用解算值查表计算相对位置，而正半动态范围[0,r]的解算值先取其负数查表计算相对位置，最后取查得的相对位置的负值；

(4)考虑实际应用x和y方向可能存在差异，x和y分别构造独立的表格，同样有以上三种方法，表格数量增加为2个。

2.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤1中光斑质心的解算值计算公式为：

式中，I_A、I_B、I_C、I_D分别为四个象限的光电流，和分别为x和y方向上的光斑质心解算值。

3.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤2中的高斯光斑能量分布模型的表达式为：

式中，p₀为光斑中心光强，(x₀,y₀)为光斑质心，r为高斯光斑半径。

4.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤2中构造查找表中的数列采用升序排列或者降序排列。

5.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤3中在查找表中查找的方法是适用于排序序列的任意快速查表法。

6.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤4中对查找的相对位置进行校正，采用线性插值法进行校正。

7.根据权利要求1所述的一种实用的高精度四象限探测器高斯光斑质心定位方法，其特征在于，所述步骤5依据光斑半径和相对位置计算光斑质心的公式为：

x₀＝x_r×r

y₀＝y_r×r。