1 中国科学院光电技术研究所 环境光学研究院，成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
目前基于数字微镜器件的无掩膜光刻系统离不开高精度的检焦系统，单独设计的检焦系统不仅会增加全系统结构的复杂度，还会增加装调的难度。因此提出一种基于深度学习的检焦方法，通过调节光路使曝光焦面和相机成像焦面重合，仅根据当前所成的图像即可实现焦平面的快速自动检测。该算法由粗检焦和精检焦两步组成，粗检焦利用深度学习模型对相机记录的图像进行分类，仅需90 ms就可判断当前基片的离焦区间；精检焦利用清晰度评价函数计算图像清晰度值，结合搜索算法即可在粗检焦的基础上准确找到焦平面。用5倍聚焦物镜进行实验，在（-40 μm，40 μm）的离焦区间内，检焦精度可达2 μm，总用时不超过300 ms。仿真分析和实验验证结果表明，该方法具有结构复杂度低、检焦速度快、检焦精度高等优点，能够很好地应用于数字光刻领域。
数字光刻 自动检焦 深度学习 图像处理 Digital lithography Automatic focusing Deep learning Image processing
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对传统检焦法复杂度高、稳定性差等问题,提出一种基于图像处理的自准直检焦方法。通过自准直法与图像处理相结合的方法来提高检焦系统的适应性与检焦精度;利用系统离焦距离增大引起成像分辨率降低特性,设计空间频率连续变化的辐射状靶标,避免靶标在系统离焦后对比度变化小的问题。仿真实验选用清晰度评价函数算子计算不同靶标离焦序列图的特征值曲线,结果表明辐射状靶标特征值曲线的灵敏度、无偏性、单峰性均优于Lena图和光栅靶标,且本文检焦法比传统自准直检焦法的检焦精度提高了约19.6%,满足光学系统对离焦量允许值的要求。
成像系统 航空相机 自动检焦 图像处理 自准直 辐射状靶标 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021104
1 空军航空大学 特种专业系,长春 130022
2 空军航空大学 航空理论系,长春 130022
要使航空相机获得高质量的图像,必须保证镜头的焦距和实际成像面的位置符合技术要求。提出了一种自动检测航空相机焦距和是否离焦(实际成像面的位置是否在焦深范围内)的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生检焦信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电线位移传感器和光栅数显表共同作用实现摄像头轴向的精确平移,从而能够确定相机的最佳成像位置和图像尺寸。最佳图像位置用来判断是否离焦,最佳图像尺寸用来计算焦距。使用该系统对航空相机镜头焦距的检测准确率达到99.87%、是否离焦的判断与试飞结果完全相同。
自动检焦 重心法 航空相机 automatic examining-focus CCD CCD center of gravity method aerial camera
1 天津工业大学,机电学院,天津,300160
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林,长春,130033
3 中国科学院研究生院,北京,100039
为了使经纬仪进行实时自动检调焦,提出了一种双分离透镜法检焦系统,该方法利用目标自身的反射光,经双分离透镜将通过镜头后的光路分割成两束,通过检测目标在 CCD 上成像光斑位置的偏移量进行调焦,对具有一定亮度的目标能理想的自动对焦,自身不需发射系统,耗能少,结构紧凑;利用相关法进行数据处理和拟合,提高了检焦系统的分辨率.实验结果表明,此方法的检焦分辨率在0.1～0.15mm范围之内,检焦精度基本满足经纬仪第一像面焦深范围之内的要求,并具有调整方便以及实时性等优点.
自动检焦 双分离透镜 相关法
