针对多重差分航空相机图像检焦精度的问题，提出了一种多重差分空间滤波器参数选取方法。首先，介绍了空间滤波法以及基于空间滤波效应的自动检焦。然后阐述了多重差分滤波检焦法的具体实施过程，并从滤波器输出信号功率谱角度分析了滤波器参数的选取与检焦精度、灵敏度的关系。最后设计动态成像实验，在典型导轨移速532 mm/s下采集外景图像，选取不同的滤波器参数分别进行20次像面检测，并将其结果与传统图像检焦算子的检焦效果进行比较。结果表明，本文方法选取的参数使得检焦精度比Brenner算法提高了18%，且检焦系统的最大误差为3392 m，小于光学系统允许误差(768 m)，满足实际工作需求。

焦面检测准确与否对航空相机光学系统的成像质量起着至关重要的作用。为解决航空相机检焦问题,提出了一种基于多重差分滤波效应的检焦算法。首先,对检焦原理进行了介绍,在基本矩形滤波器的基础上进行设计,提出了一种适用于航空相机检焦的新型滤波器,消除了图像和滤波器之间相对位移产生的影响,并从数学角度证明了其可行性。然后,通过对图像的隔行采样对滤波器进行模拟,以完成图像检焦算法的设计。最后,利用实验采集的图像对所提算法的检焦效果进行了评估。实验结果表明,所提算法可以消除矩形滤波器和图像之间相对位移产生的正弦变化;算法灵敏度较高,最大误差为41.16 μm,小于光学系统的半焦深(76.8 μm),能够满足工程需求。

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题, 提出了一种利用空间滤波测速(SFV)原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先, 在焦面检测过程中, 采集线阵CCD输出图像的Visibility值, 利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系, 通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置; 其次, 对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍; 最后, 对设计的实验装置在5～53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测, 结果表明最大测量误差均方值为46.25 ?滋m, 小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度(76.8 ?滋m), 能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。

针对投影光刻机短波长、大数值孔径、短焦深的特点，讨论了一种基于光闸叠栅条纹的纳米检焦方法。该方法采用三角测量的基本原理，利用双光栅光闸叠栅条纹的光强调制机理，并结合像横向剪切器和光弹调制的光学特性，建立了单个光栅周期内焦面位移量和输出光能量线性关系。其具有非接触、强实时性和高稳健性的特点，经理论分析和模拟测试，达到纳米量级的检测精度，可以满足投影光刻高精度、实时、非接触焦面测量的要求。

套刻性能是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一。提出了一种基于镜像焦面检测对准标记(简称“镜像焦面检测对准标记”)的光刻机套刻性能原位测量技术。该技术通过对曝光在硅片上的镜像焦面检测对准标记图形进行光学对准，利用标记图形对准位置与理想位置偏差实现套刻性能的原位检测。实验结果表明该技术在进行套刻误差的精确测量的同时还可以全面、定量地计算影响光刻机单机套刻误差的场内参量及场间参量。与目前套刻性能原位测量技术相比，该技术有效地避免了测量精度对轴向像质限制的依赖，简化了光刻机整机性能检测的过程。