一種二維干涉圖的相位提取方法

一種二維干涉圖的相位提取方法
【專利摘要】本發明提供一種二維干涉圖的相位提取方法，具體過程為：設定參考頻率，基于所述參考頻率生成含一定相移量的多幅參考干涉圖，將所述參考干涉圖稱為虛光柵；將待處理干涉圖與每一虛光柵相乘，得到多幅莫爾條紋圖；對每一幅莫爾條紋圖進行傅里葉變換，得到莫爾條紋圖的頻譜；采用低通濾波器濾出每一頻譜中的低頻部分，再對低頻部分進行逆傅里葉變換，得到多幅低頻莫爾條紋強度圖；對多幅低頻莫爾條紋強度圖進行移相計算，獲取待處理干涉圖x方向和y方向所要求的相位。該方法能夠處理所采集到的二維干涉圖，不僅具有較高的提取精度，而且具有較強的抗噪性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于數字圖像處理【技術領域】，具體涉及一種二維干涉圖的相位提取方法。 一種二維干涉圖的相位提取方法

【背景技術】
[0002] 波面剪切干涉技術，又名波面錯位技術，是測量波像差的一種很有潛力的干涉檢 測技術，它是通過某種錯位元件將一個空間相干的波面分裂為兩個完全相同或相似的波 面，兩者彼此間產生一個小的空間位移。因為波面上各點是相干的，在兩個波面的重疊區形 成一組干涉條紋。通過分析和處理該錯位形成的干涉圖形，可以獲得原始波面的信息。
[0003] 正交位相光柵橫向剪切干涉儀（Cross phase grating lateral shearing interferometer，CPGLSI)是測量超大數值孔徑ArF光刻投影物鏡波像差的一種很有潛力 的波面剪切干涉測量技術，其工作原理如附圖2所示。CPGLSI能夠有效地抑制相鄰衍射級 次雜散光對測量結果的影響，只取一級光進行相互干涉。相比其他剪切干涉，CPGLSI能夠 同時實現X和y兩個方向上的剪切，測量動態范圍大，精度較高。由于此系統具有特殊設計 的正交位相光柵結構，能夠將來自擴展光源上任意一個點光源發出的光波衍射成（+1，+1)、 (+1，-1)、（-1，-1)、（_1，+1)四束衍射光，如附圖3所示，然后此四束衍射光在重疊區內發 生干涉，如附圖4所示。
[0004] CPGLSI的檢測精度，不僅取決于整個系統的優化設計和誤差的高精度標定，也取 決于精度高、速度快、抗噪性強的干涉圖處理技術，而相位提取是處理干涉圖過程中最重要 的步驟之一。目前國內外學者所用的處理二維干涉圖的相位提取算法大多都是傅里葉變換 法，即分別提取兩個正交方向的正一級頻譜，而傅里葉變換法對噪聲比較敏感。
[0005] 虛光柵移相莫爾條紋法具有較好的綜合性能，它不僅具有較高的測量精度，而且 也具有良好的抗噪性，只需要一幅干涉圖，實現起來也很方便。但是國內外學者對虛光柵移 相莫爾條紋法的研究只保留在處理一維干涉圖的情況，對于多維干涉圖的情況，目前還沒 有最新的研究，而在一些光學干涉測量系統中，所采集到的都是二維干涉圖，故有必要對二 維干涉圖的相位提取算法進行研究。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提出了一種二維干涉圖的相位提取方法，該方法能夠處理所采集 到的二維干涉圖，不僅具有較高的提取精度，而且具有較強的抗噪性。
[0007] 為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：
[0008] -種二維干涉圖的相位提取方法，具體步驟為：
[0009] 步驟101、設定參考頻率，基于所述參考頻率生成含一定相移量的多幅參考干涉 圖，將所述參考干涉圖稱為虛光柵；
[0010] 步驟102、將待處理干涉圖與每一虛光柵相乘，得到多幅莫爾條紋圖；
[0011] 步驟103、對每一幅莫爾條紋圖進行傅里葉變換，得到莫爾條紋圖的頻譜；
[0012] 步驟104、采用低通濾波器濾出每一頻譜中的低頻部分，再對低頻部分進行逆傅里 葉變換，得到多幅低頻莫爾條紋強度圖；
[0013] 步驟105、對多幅低頻莫爾條紋強度圖進行移相計算，獲取待處理干涉圖X方向和 y方向所要求的相位。
[0014] 進一步地，本發明將所述參考頻率設定為與待處理干涉圖載頻相近的頻率。
[0015] 進一步地，本發明步驟101中生成的參考干涉圖為8幅，分別為

【權利要求】
1. 一種二維干涉圖的相位提取方法，其特征在于，具體步驟為： 步驟101、設定參考頻率，基于所述參考頻率生成含一定相移量的多幅參考干涉圖，將 所述參考干涉圖稱為虛光柵； 步驟102、將待處理干涉圖與每一虛光柵相乘，得到多幅莫爾條紋圖； 步驟103、對每一幅莫爾條紋圖進行傅里葉變換，得到莫爾條紋圖的頻譜； 步驟104、采用低通濾波器濾出每一頻譜中的低頻部分，再對低頻部分進行逆傅里葉變 換，得到多幅低頻莫爾條紋強度圖； 步驟105、對多幅低頻莫爾條紋強度圖進行移相計算，獲取待處理干涉圖X方向和y方 向所要求的相位。
2. 根據權利要求1所述二維干涉圖的相位提取方法，其特征在于，將所述參考頻率設 定為與待處理干涉圖載頻相近的頻率。
3. 根據權利要求2所述二維干涉圖的相位提取方法，其特征在于，步驟101中生成的參 考干涉圖為8幅，分別為
其中，和f；y分別為設定的虛光柵在X和y方向上的參考頻率。
4. 根據權利要求3所述二維干涉圖的相位提取方法，其特征在于，所述對多幅低頻莫 爾條紋強度圖進行移相計算為： 將第一幅isl(x，y)低頻莫爾條紋強度圖與第四幅is4(x，y)低頻莫爾條紋強度圖進行 相減，
將第二幅is2(x，y)低頻莫爾條紋強度圖與第三幅is3(x，y)低頻莫爾條紋強度圖進行 相減，
將第五幅is5(x，y)低頻莫爾條紋強度圖與第八幅is8(x，y)低頻莫爾條紋強度圖進行 相減，
將第六幅is6(x，y)低頻莫爾條紋強度圖與第七幅is7(x，y)低頻莫爾條紋強度圖進行 相減，
其中，ai、a2分別為待處理干涉圖在X和y方向上的背景光強，bi、b 2分別為待處理干涉 圖上干涉條紋在X和y方向上的幅值條紋調制度，fx、fy分別為待處理干涉圖在X和y方向 上的載頻； 待處理干涉圖X方向和y方向所要求的相位

【文檔編號】G01J9/02GK104155011SQ201410350553
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】劉克, 陳晨, 李艷秋 申請人:北京理工大學