基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法。步驟如下：采用延遲陣列作為動態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個子波片且各子波片分別為λ/4片、λ/2片、3λ/4片、λ片，延遲陣列后方設置透振方向與水平方向夾角為45°的偏振片；在動態(tài)干涉儀測試臂中放置標準平面鏡，通過CCD采集得到4個線性載頻移相干涉圖；對每個線性載頻移相干涉圖進行傅里葉變換，標定延遲陣列各子波片快軸方位角；在動態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調節(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態(tài)干涉儀。
【專利說明】基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光干涉計量領域，特別是一種基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法。
【背景技術】
[0002]光干涉是檢測高精度光學元件和系統(tǒng)最有效的手段之一，隨著光電探測技術、精密機械、計算機技術等技術的進步，近代光干涉測量技術已經(jīng)得到了長足的發(fā)展。隨著移相干涉術的提出，實現(xiàn)了高精度、實時快速、多參數(shù)、自動化測試，大大提升了干涉儀的測量精度，促進了現(xiàn)代光學制造水平的提高。然而，移相干涉對環(huán)境特別敏感，環(huán)境振動和空氣擾動會嚴重影響測量結果，因此，大多數(shù)干涉測試工作都是在實驗室光學隔振平臺上進行。然而目前越來越多的場合需要在線檢測、校準大中型光學元件或光學系統(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、空氣擾動等因素的影響，嚴重時甚至導致測量失敗。
[0003]動態(tài)干涉系統(tǒng)能夠在同一時刻、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、空氣擾動等時變誤差因素的影響。目前的動態(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)均需要對這兩類偏振元件的光軸方位角進行精確校準。現(xiàn)有的偏振元件校準方法都是在測量之前依靠其它的輔助實驗條件對光軸方位角進行校準，對單一的偏振片和波片而言比較容易實現(xiàn)。動態(tài)干涉系統(tǒng)中由于對偏振元件的集成要求較高，同時在一個系統(tǒng)中校準多個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)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法，利用隨機快軸方位角延遲陣列作為空間移相器，在動態(tài)干涉系統(tǒng)中對偏振元件進行精確校準。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(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態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個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，在動態(tài)干涉儀測試臂中放置標準平面鏡，調整標準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個線性載頻移相干涉圖；
[0008]步驟3，對每個線性載頻移相干涉圖進行傅里葉變換，標定延遲陣列各子波片快軸方位角；
[0009]步驟4，在動態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調節(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)有技術相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點為:(1)不需要在測量之前對延遲陣列各子波片的快軸方位角進行手動校準，方法快捷簡單；(2)沒有任何附加的輔助實驗硬件，適用于大多數(shù)采用分光方案的動態(tài)干涉測量系統(tǒng)；(3)具有精確、可靠的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(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應的頻譜圖，其中分別對應于(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。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作出進一步詳細說明。
[0019]結合圖1，本發(fā)明基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量系統(tǒng)，采用延遲陣列作為動態(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為45° (現(xiàn)有方法可以校準)，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；各子干涉圖表達式可表示為:
[0020]
【權利要求】
1.一種基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(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態(tài)干涉系統(tǒng)的移相器件，所述延遲陣列包含4個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，在動態(tài)干涉儀測試臂中放置標準平面鏡，調整標準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個線性載頻移相干涉圖； 步驟3，對每個線性載頻移相干涉圖進行傅里葉變換，標定延遲陣列各子波片快軸方位角； 步驟4，在動態(tài)干涉儀的測試臂中放入待測件，調節(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)權利要求1所述的基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(tài)干涉測量方法，其特征在于，步驟3所述標定延遲陣列各子波片快軸方位角的具體步驟如下: (1)對每個子線性載頻移相干涉圖進行傅里葉變換得到對應的頻譜分布圖，提取出各頻譜分布圖的+1級旁瓣，解算Ιπ2、Ιπ、Ι3π2三個子干涉圖相對于Ι2π干涉圖的調制度Vi,即:
3.根據(jù)權利要求1所述的基于隨機快軸方位角延遲陣列的動態(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】G01M11/02GK103630336SQ201310634494
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權日:2013年12月2日
【發(fā)明者】陳磊, 李金鵬, 鄭東暉, 周舒, 宋樂, 鄭權 申請人:南京理工大學