基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法。步驟如下：采用延遲陣列作為動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個(gè)子波片且各子波片分別為λ/4片、λ/2片、3λ/4片、λ片，延遲陣列后方設(shè)置透振方向與水平方向夾角為45°的偏振片；在動(dòng)態(tài)干涉儀測試臂中放置標(biāo)準(zhǔn)平面鏡，通過CCD采集得到4個(gè)線性載頻移相干涉圖；對(duì)每個(gè)線性載頻移相干涉圖進(jìn)行傅里葉變換，標(biāo)定延遲陣列各子波片快軸方位角；在動(dòng)態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調(diào)節(jié)待測件的傾斜俯仰及軸向離焦，得到同步移相干涉圖；根據(jù)標(biāo)定的各子波片快軸方位角和同步移相干涉圖，處理得到待測件的相位分布。該方法快捷簡單，適用于采用分光方案的動(dòng)態(tài)干涉儀。
【專利說明】基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光干涉計(jì)量領(lǐng)域，特別是一種基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光干涉是檢測高精度光學(xué)元件和系統(tǒng)最有效的手段之一，隨著光電探測技術(shù)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)步，近代光干涉測量技術(shù)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展。隨著移相干涉術(shù)的提出，實(shí)現(xiàn)了高精度、實(shí)時(shí)快速、多參數(shù)、自動(dòng)化測試，大大提升了干涉儀的測量精度，促進(jìn)了現(xiàn)代光學(xué)制造水平的提高。然而，移相干涉對(duì)環(huán)境特別敏感，環(huán)境振動(dòng)和空氣擾動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響測量結(jié)果，因此，大多數(shù)干涉測試工作都是在實(shí)驗(yàn)室光學(xué)隔振平臺(tái)上進(jìn)行。然而目前越來越多的場合需要在線檢測、校準(zhǔn)大中型光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)。這種情況下，傳統(tǒng)移相干涉測量精度將受到環(huán)境振動(dòng)、空氣擾動(dòng)等因素的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致測量失敗。
[0003]動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)能夠在同一時(shí)刻、不同的空間位置獲得多幅移相干涉圖，能夠有效地避免振動(dòng)、空氣擾動(dòng)等時(shí)變誤差因素的影響。目前的動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)采用的空間移相方案主要有1/4波片與偏振片組組成空間移相器、1/4波片與微偏振陣列組成空間移相器、微延遲陣列與偏振片組成空間移相器?，F(xiàn)有的方案對(duì)偏振片的透光軸以及波片的快軸方位角精度要求較高，因此大多數(shù)同步移相干涉系統(tǒng)均需要對(duì)這兩類偏振元件的光軸方位角進(jìn)行精確校準(zhǔn)?，F(xiàn)有的偏振元件校準(zhǔn)方法都是在測量之前依靠其它的輔助實(shí)驗(yàn)條件對(duì)光軸方位角進(jìn)行校準(zhǔn)，對(duì)單一的偏振片和波片而言比較容易實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)中由于對(duì)偏振元件的集成要求較高，同時(shí)在一個(gè)系統(tǒng)中校準(zhǔn)多個(gè)偏振兀器件的難度較大，此外，微偏振陣列以及微延遲陣列的制造難度較大，成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法，利用隨機(jī)快軸方位角延遲陣列作為空間移相器，在動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)中對(duì)偏振元件進(jìn)行精確校準(zhǔn)。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1，采用延遲陣列作為動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個(gè)子波片且各子波片分別為λ/4片、λ/2片、3 λ/4片、λ片，延遲陣列后方設(shè)置偏振片，該偏振片的透振方向與水平方向夾角為45° ;
[0007]步驟2，在動(dòng)態(tài)干涉儀測試臂中放置標(biāo)準(zhǔn)平面鏡，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)平面鏡的傾斜俯仰使干涉圖中的條紋數(shù)大于20根，通過CCD采集得到4個(gè)線性載頻移相干涉圖；
[0008]步驟3，對(duì)每個(gè)線性載頻移相干涉圖進(jìn)行傅里葉變換，標(biāo)定延遲陣列各子波片快軸方位角；
[0009]步驟4，在動(dòng)態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調(diào)節(jié)待測件的傾斜俯仰及軸向離焦，得到同步移相干涉圖；
[0010]步驟5，根據(jù)步驟3標(biāo)定的各子波片快軸方位角和步驟4中的同步移相干涉圖，處理得到待測件的相位分布。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)為:(1)不需要在測量之前對(duì)延遲陣列各子波片的快軸方位角進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，方法快捷簡單；(2)沒有任何附加的輔助實(shí)驗(yàn)硬件，適用于大多數(shù)采用分光方案的動(dòng)態(tài)干涉測量系統(tǒng)；(3)具有精確、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法的原理圖。
[0013]圖2是本發(fā)明通過CXD采集得到的線性載頻同步移相干涉圖。
[0014]圖3是圖2中線性載頻干涉圖對(duì)應(yīng)的頻譜圖，其中分別對(duì)應(yīng)于(a) λ/4波片、(b)λ/2波片、(c) 3 λ/4波片、(d) λ波片。
[0015]圖4是本發(fā)明測試所得同步移相干涉圖。
[0016]圖5是本發(fā)明測量方法得到的相位分布圖。
[0017]圖6傳統(tǒng)四步移相法得到的相位分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]結(jié)合圖1，本發(fā)明基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量系統(tǒng)，采用延遲陣列作為動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，參考光和測試光分別經(jīng)過延遲陣列的4個(gè)象限，再經(jīng)過偏振片，產(chǎn)生同步移相干涉圖，各子干涉圖的移相量依次為π/2、π、3 π/2、2 π。本發(fā)明中偏振片透振方向與水平方向夾角校準(zhǔn)為45° (現(xiàn)有方法可以校準(zhǔn))，延遲陣列中各子波片快軸方位角為Υ2> 3> Y 4，且Y I為λ/4子波片的快軸方位角、Y2為λ/2子波片的快軸方位角、Y3為3 λ/4子波片的快軸方位角，Y 4為λ子波片的快軸方位角；各子干涉圖表達(dá)式可表示為:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，采用延遲陣列作為動(dòng)態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個(gè)子波片且各子波片分別為λ/4片、λ/2片、3 λ/4片、λ片，延遲陣列后方設(shè)置偏振片，該偏振片的透振方向與水平方向夾角為45° ； 步驟2，在動(dòng)態(tài)干涉儀測試臂中放置標(biāo)準(zhǔn)平面鏡，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)平面鏡的傾斜俯仰使干涉圖中的條紋數(shù)大于20根，通過CCD采集得到4個(gè)線性載頻移相干涉圖； 步驟3，對(duì)每個(gè)線性載頻移相干涉圖進(jìn)行傅里葉變換，標(biāo)定延遲陣列各子波片快軸方位角； 步驟4，在動(dòng)態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調(diào)節(jié)待測件的傾斜俯仰及軸向離焦，得到同步移相干涉圖； 步驟5，根據(jù)步驟3標(biāo)定的各子波片快軸方位角和步驟4中的同步移相干涉圖，處理得到待測件的相位分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法，其特征在于，步驟3所述標(biāo)定延遲陣列各子波片快軸方位角的具體步驟如下: (1)對(duì)每個(gè)子線性載頻移相干涉圖進(jìn)行傅里葉變換得到對(duì)應(yīng)的頻譜分布圖，提取出各頻譜分布圖的+1級(jí)旁瓣，解算Ιπ2、Ιπ、Ι3π2三個(gè)子干涉圖相對(duì)于Ι2π干涉圖的調(diào)制度Vi,即:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于隨機(jī)快軸方位角延遲陣列的動(dòng)態(tài)干涉測量方法，其特征在于，步驟5所述處理得到待測件的相位分布，具體如下:根據(jù)步驟3標(biāo)定的各子波片快軸方位角和步驟4中的同步移相干涉圖，求解線性方程組:
B = AX
其中
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK103630336SQ201310634494
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】陳磊, 李金鵬, 鄭東暉, 周舒, 宋樂, 鄭權(quán) 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)