[發明專利]使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試方法及裝置

無效

• 申請號: 201110338856.6
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102507020A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 李建欣;李博;陳磊;朱日宏;何勇;沈華;郭仁慧;烏蘭圖雅;李金鵬
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及光干涉計量測試領域，特別是一種使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試方法及裝置。

背景技術

移相干涉術是現今廣泛使用的光學面形測試技術，該技術使用干涉儀采集一組移相干涉圖，每幅圖之間具有特定的相位差，根據干涉圖可以恢復被測相位。傳統移相干涉術在一段時間內順次采集移相干涉圖，因此其測試精度受到振動等時變環境因素的影響。為了克服這一問題，發明了能夠在同一時刻、不同空間位置得到一組移相干涉圖的同步移相干涉測試系統。

現有的同步移相干涉測試系統分為兩類，一類使用光柵或分光鏡分出數支光路，每支光路中使用偏振器件引入不同的移相量，實現移相，最后于不同空間位置得到一組移相干涉圖。在這一類方案中，各移相干涉圖之間的相對空間位置關系是未知的，且其相對位置缺少成熟可靠的標定技術，易導致位置匹配誤差，影響測量精度。另一類方案并不分光，而是將探測器上相鄰的若干像素組成一個單元，每個單元內的不同像素上制作相應的偏振器件，最后通過對探測器上的數據進行重組就可以得到一組移相干涉圖。該方案得到的移相干涉圖的空間位置關系是已知且唯一的，但像素掩膜器件需要使用精度要求極高的光刻工藝制作，其難度和成本都非常高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種解決干涉圖位置匹配誤差，測量精度高，成本較低的使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試方法，包括以下步驟：

步驟一：在泰曼式干涉測試光路中得到一對偏振方向正交的參考光與測試光；

步驟二：利用波前分割的方法進行移相，即，使步驟一中得到的一對偏振方向正交的參考光與測試光通過一個1/4波片成為一對正交的圓偏振光；對這一對正交的圓偏振光的波面進行分割，在每一個子波面形成的發散光路都通過一個四象限偏振片組引入不同的移相量，然后由一個主透鏡對發散光路進行會聚，最后被探測器接收；

步驟三：對探測器得到的數據進行重新排列得到四幅移相干涉圖。

一種使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試裝置，由泰曼式干涉光路部分和波前分割移相部分兩大部分組成，且泰曼式干涉光路部分位于波前分割移相部分的前端；在泰曼式干涉光路部分中，各器件按前后順序依次為激光器、擴束鏡、偏振片、1/2波片、偏振分光棱鏡，在偏振分光棱鏡的透射光一側依次放置第一1/4波片、標準透鏡和被測件、反射光一側依次放置第二1/4波片后和參考鏡；在波前分割移相部分中，各器件按前后順序依次為第三1/4波片、微透鏡陣列、偏振片組、主透鏡和探測器；所有器件相對于基底同軸等高，即相對于光學平臺或儀器底座同軸等高。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

(1)相比于分光結構的同步移相干涉測試系統，本發明得到的四幅移相干涉圖相對空間位置關系已知且唯一，因此具有不會產生位置匹配誤差的優點。

(2)相比于同樣不會產生位置匹配誤差的像素掩膜結構的同步移相干涉測試系統，該發明在成本上則有著巨大優勢。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是使用微透鏡陣列的同步移相干涉測試光路結構示意圖。

圖2是子單元數據重新排列方式的示意圖。

具體實施方式

本發明的步驟如下：

步驟一：在泰曼式干涉測試光路中得到一對偏振方向正交的參考光與測試光；

步驟二：利用波前分割的方法進行移相，即，使步驟一中得到的一對偏振方向正交的參考光與測試光通過一個1/4波片成為一對正交的圓偏振光；對這一對正交的圓偏振光的波面進行分割，在每一個子波面形成的發散光路都通過一個四象限偏振片組引入不同的移相量，然后由一個主透鏡對發散光路進行會聚，最后被探測器接收；

步驟三：對探測器得到的數據進行重新排列得到四幅移相干涉圖，再利用四步移相算法恢復被測相位。

結合圖1，本發明所述的同步移相干涉測試技術所使用的測試系統由泰曼式干涉光路部分[16]和波前分割移相部分[17]兩大部分組成，且泰曼式干涉光路部分[16]位于波前分割移相部分[17]的前端。