[发明专利]基于入瞳扫描调制ePIE相位恢复算法

摘要

本发明公开了一种基于入瞳扫描调制的ePIE相位恢复算法，基于搭建入瞳扫描调制交叠成像装置，调节可变大小的矩形框来改变入瞳，进而调制照明光，分别获得不加待测样品和加入待测样品时的衍射图样，引入扩展孔径替代实际孔径，利用两次ePIE算法，最终获得待测样品的相位信息。本发明具有无透镜成像，视场宽，收敛快，稳定性高的优点。

主权项

1.一种基于入瞳扫描调制的ePIE相位恢复算法，其特征在于，算法步骤如下：步骤1、搭建入瞳扫描调制交叠成像装置：入瞳扫描调制交叠成像装置包括光源(5)、固定L型结构(1)、可移动L型结构(2)、待测样品(3)和CCD(4)，固定L型结构(1)与可移动L型结构(2)滑动连接形成矩形框(6)，使得可移动L型结构(2)沿固定L型结构(1)的宽度方向能够移动，共光轴依次设置光源(5)、矩形框(6)、待测样品(3)和CCD(4)，可移动L型结构(2)沿固定L型结构(1)的宽度方向移动，用于调整矩形框(6)的大小，即调整矩形框(6)的孔径，宽度方向的增量为ΔL‑nΔx，其中n＝1,2,3…，Δx为CCD(4)的像素间距，矩形框(6)的初始长度为H1，初始宽度为L1，光阑总数为P，其中P≥10；步骤2、打开光源(5)，沿固定L型结构(1)的宽度方向移动可移动L型结构(2)，调节矩形框(6)的孔径，从而改变入瞳，进而调制经过矩形框(6)的出射光，分别在CCD(4)的靶面上获得不加待测样品(3)时的M幅衍射图样，以及加入待测样品(3)时的M幅衍射图样，M＝P；步骤3、实验时，由于无法实时测量矩形框(6)的孔径，只能对矩形框(6)的孔径进行预估；现引入扩展孔径，扩展孔径＝预估孔径+Ex，Ex为扩展增量，Ex＝0.1～0.5mm；步骤4、将步骤2中分别在CCD(4)的靶面上获得不加待测样品(3)时的M幅衍射图样，以及加入待测样品(3)时的M幅衍射图样，引入步骤3，根据不加待测样品(3)以及加入待测样品(3)时的衍射图样，分别采用ePIE算法，恢复待测样品(3)的相位信息；所述步骤4中，根据不加待测样品(3)以及加入待测样品(3)时的衍射图样，采用ePIE算法，恢复待测样品(3)的相位信息，具体方法如下：步骤4‑1、确定入瞳的传递函数恢复照明光场L：步骤4‑1‑1、对照明光场L做一个任意估计，入瞳的传递函数的初始估计值从不加待测样品(3)的M幅衍射图样中选择，m＝1，2，...，M，转入步骤4‑1‑2；步骤4‑1‑2、入瞳处的出射波函数为通过角谱衍射将出射波传播到CCD(4)上，得到CCD(4)上接收到的衍射场的估计值即照明光的入射波前，转入步骤4‑1‑3；步骤4‑1‑3、的振幅由代替，其中为不加待测样品(3)时衍射图像的强度值，转入步骤4‑1‑4；步骤4‑1‑4、将步骤4‑1‑3更新后的传播回到矩形框(6)上，采用ePIE算法的规则来更新L和转入步骤4‑1‑5；步骤4‑1‑5、返回步骤4‑1‑2，当CCD(4)上恢复得到的照明光的入射波前的振幅和测量值之间的差距小于10^‑4时，停止计算，得到最终的L和步骤4‑2、根据步骤4‑1‑5中得到的入瞳的传递函数和L，重建待测样品(3)的相位：步骤4‑2‑1、对待测样品(3)的反射函数做一个任意估计O，根据步骤4‑1‑5中得到的入瞳的传递函数和L，加入待测样品(3)的入瞳的传递函数的初始估计值转入步骤4‑2‑2；步骤4‑2‑2、加入待测样品(3)的入瞳处的出射波函数为通过角谱衍射将出射波传播到CCD(4)上时，得到加入待测样品(3)后的照明光的入射波前的估计值转入步骤4‑2‑3；步骤4‑2‑3、的振幅由代替，其中为加入待测样品(3)后衍射图样的强度值，转入步骤4‑2‑4；步骤4‑2‑4、将更新之后的传播回到矩形框(6)上，采用ePIE算法的规则来更新转入步骤4‑2‑5；步骤4‑2‑5、返回步骤4‑2‑2，当加入待测样品(3)后CCD(4)上恢复得到的照明光的入射波前的振幅和之间的差距小于10^‑4时，停止计算，获得最终的步骤4‑3、根据步骤4‑2‑5中的获得待测样品(3)的相位信息。