[發明專利]數字干涉條紋分析方法及光學元件面形檢測裝置

有效

• 申請號: 200910023813.1
• 申請日: 2009-09-07
• 公開（公告）號: CN101650163A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發明（設計）人: 范琦;楊鴻儒;黎高平;陸琦
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第二〇五研究所
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 趙振紅

1.一種數字干涉條紋分析方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：用固體成像器件獲取光學元件被測面形和標準光學元件面形構成的一幅干涉條紋圖像并經A/D轉換器轉換成第一數字干涉條紋圖像；給所述第一數字干涉條紋圖像乘以窗函數，得到第二干數字涉條紋圖像；對所述第二數字干涉條紋圖像進行傅里葉變換，獲得第二數字干涉條紋圖像的頻譜；對所述第二數字干涉條紋圖像的頻譜用矩形窗口進行濾波，得到第二數字干涉條紋圖像的正一級頻譜；根據所述第二數字干涉條紋圖像的正一級頻譜，采用以下算法估計第二數字干涉條紋圖像的空間載頻：

式中，F_i為第二數字干涉條紋圖像正一級頻譜的幅值，f_x和f_y分別為相應于幅值f_i在空間坐標X和Y方向的空間頻率坐標，f′_x0和f′_y0即為第二數字干涉條紋圖像的空間載頻；用所述第二數字干涉條紋圖像的空間載頻構成相移因子；將所述相移因子與所述第二數字干涉條紋圖像相乘得到第三數字干涉條紋圖像；對所述第三數字干涉條紋圖像進行傅里葉變換，獲得第三數字干涉條紋圖像的頻譜；對所述第三數字干涉條紋圖像的頻譜用矩形窗口進行濾波，獲得第三數字干涉條紋圖像的正一級頻譜；對所述第三數字干涉條紋圖像的正一級頻譜進行傅里葉逆變換，獲得第三數字干涉條紋圖像的復振幅；根據所述第三數字干涉條紋圖像的復振幅計算包裹相位，對所述包裹相位進行解包裹運算，獲得連續變化的測量相位。

2.根據權利要求1所述的數字干涉條紋分析方法，其特征在于：所述矩形窗口的尺寸等于所述正一級頻譜的峰值所對應坐標的三分之二。

3.一種基于權利要求1或2所述數字干涉條紋分析方法構建的光學元件面形檢測裝置，包括氦氖激光器[1]、擴束準直器[2]、分束鏡[3]、標準平面反射鏡[5]、能夠進行俯仰和偏向角度調節的傾斜調節架[6]、CCD探測器[7]以及置有A/D轉換器和面形測量軟件包的計算機[8]，光學元件[4]的待測面為平面，測試時，所述氦氖激光器[1]發出的激光束經所述擴束準直器[2]擴束后成為準直平行光，被所述分束鏡[3]分為兩束光波：其反射光波直接照射到所述光學元件[4]的待測平面上并被反射，其透射光波照射到所述標準平面反射鏡[5]上并被反射，光學元件[4]待測平面反射的光波為測試中的物光波，標準平面反射鏡[5]反射的光波為測試中的參考光波；所述物光波和所述參考光波分別經分束鏡[3]透射和反射后照射到所述CCD探測器[7]的靶面上并形成干涉條紋圖像，CCD探測器[7]對干涉條紋圖像進行光電轉換后送入計算機[8]中，其特征在于：所述面形測量軟件包含有數據采集模塊、存儲模塊、窗函數模塊、傅里葉變換模塊、濾波模塊、空間載頻估計模塊、相移模塊、相位解算模塊、面形偏差計算模塊，數據采集模塊的功能是通過A/D轉換器采集CCD探測器[7]輸出的第一數字干涉條紋圖像并送入存儲模塊；存儲模塊的功能是存放測量所需的已知參量和數據處理中的過程數據；窗函數模塊的功能是給第一數字干涉條紋圖像乘以窗函數獲得第二數字干涉條紋圖像；傅里葉變換模塊的功能是分別對第二、第三數字干涉條紋圖像進行傅里葉變換并獲得第二、第三數字干涉條紋圖像的頻譜，對第三數字干涉條紋圖像的正一級頻譜進行傅里葉逆變換并獲得第三數字干涉條紋圖像的復振幅；濾波模塊的功能是對第二、第三數字干涉條紋圖像的頻譜進行濾波，分別獲得第二、第三數字干涉條紋圖像的正一級頻譜；空間載頻估計模塊的功能是根據第二數字干涉條紋圖像的正一級頻譜，采用以下算法估計第二數字干涉條紋圖像的空間載頻：

式中，F_i為第二數字干涉條紋圖像正一級頻譜C(f_x-f_x0，f_y-f_y0)的幅值，f_x和f_y分別為相應于幅值F_i在空間坐標X和Y方向的空間頻率坐標，f′_x0和f′_y0即為第?二數字干涉條紋圖像的空間載頻；相移模塊的功能是用第二數字干涉條紋圖像的空間載頻構成相移因子，并與第二數字干涉條紋圖像相乘得到第三數字干涉條紋圖像；相位解算模塊的功能是根據第三數字干涉條紋圖像的復振幅計算包裹相位，并對包裹相位進行解包裹運算得到連續變換的測量相位；面形偏差計算模塊的功能是根據測量相位計算出光學元件[4]的待測平面與標準平面反射鏡之間的面形偏差，并輸出計算結果。