[實用新型]基于微偏振片陣列的數字電子剪切散斑干涉儀

有效

• 申請號: 201320011718.1
• 申請日: 2013-01-10
• 公開（公告）號: CN203053851U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張志剛;張青川;符師樺;程騰;張勇
• 申請（專利權）人: 南京中迅微傳感技術有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/88;G02B27/28
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 蔣家華;查俊奎

技術領域

本實用新型涉及一種電子剪切散斑干涉儀，尤其是一種涉及無損、非接觸式檢測技術領域的可實時獲得四幅相移圖像的基于微偏振片陣列的數字電子剪切散斑干涉儀。

背景技術

微偏振片陣列是一種用于測量光線經過不同透過方向的偏振片后各個偏振方向的光強的器件，通常與圖像傳感器(例如數碼相機)搭配使用從而獲得包含由該微偏振片陣列測得的各偏振分量的圖像，并可以進行實時相移分析。目前微偏振片陣列制備方法主要有基于聚乙烯醇薄膜刻蝕、基于光控取向的液晶材料以及基于金屬納米光柵幾種。

隨著產品質量和可靠性指標的不斷提升，需要采用無損檢測方法來研究和檢測材料存在的缺陷。由于具備全場、非接觸和無污染等諸多優點，諸如熱成像、全息成像術、電子散斑干涉術(ESPI)和電子剪切散斑干涉術(ESSPI)等光學檢測技術在無損檢測領域得到了廣泛的應用。

ESSPI是一種基于計算機數據處理、相移技術和干涉術的激光測量技術，與其他干涉技術采用兩束相同的光束產生干涉條紋的原理不同，ESSPI采用剪切器將物體表面兩個點的光波反射到成像平面上的同一點以產生散斑干涉像而無需采用另外的參考光束，因此是一種自參考干涉系統。

在數字電子剪切散斑干涉術中先后出現了多種剪切成像的技術：剪切凌鏡法、雙孔離焦剪切、邁克爾遜干涉光路圖像剪切以及沃拉斯頓棱鏡剪切。其中剪切棱鏡法是最早用來實現圖像剪切的方法，其核心剪切原件為光學棱鏡。其裝置特點為在透鏡前放置一個光學棱鏡，由于光學棱鏡將入射光光強分開成錯位的兩束光，從而實現兩束光剪切。雙孔離焦剪切法是在成像透鏡的前或后表面附近開兩個對稱的小孔，根據透鏡成像原理，通過離焦成像實現兩圖像剪切。邁克爾遜干涉光路圖像剪切方法是采用邁克爾遜光路實現兩圖像剪切。沃拉斯頓棱鏡是常用的剪切元件，一般采用雙折射晶體制成，利用光的雙折射特性，再結合使用偏振片從而實現圖像的錯位成像，該方法即為沃拉斯頓棱鏡剪切法。

在中國專利200520040730.0中，張熹等人提出了一種邁克爾遜式的剪切散斑干涉儀，并采用精密電驅動元件來驅動透射光平移機構平行移動來獲得不同的相移圖，但由于每移動到一個位置采集到的圖像只能夠得到一副相移圖像，因此不能實時得到四幅相移圖像。本專利提出了一種基于微偏振片陣列的剪切散斑干涉儀，可實現一次曝光即可得到四幅相移圖像。

在非專利文獻“Pixelated?phase-mask?dynamic?interferometer”(SPIE，Vol.5531，2004)中，James?Millerd等人提出了將微偏振片陣列結構應用到全息干涉測量光路中，并得到了一次曝光即可獲得四幅相移圖，但未見有報道將微偏振片陣列應用于剪切散斑干涉光路中。本專利將微偏振片陣列應用于剪切散斑干涉光路，可制備出基于微偏振片陣列的電子剪切散斑干涉儀，可實時獲得四幅相移圖像。

發明內容

為解決上述技術問題，本實用新型的目的是：提出了基于微偏振片陣列實現一次曝光即可獲得多個相移量的數字電子剪切散斑干涉儀，解決了傳統的數字電子剪切散斑干涉儀需要多次曝光才能夠獲得多個相移圖像的問題，同時簡化了以往干涉儀中用來產生相移量的裝置，可實現實時檢測。

本實用新型的技術方案是基于微偏振片陣列的數字電子剪切散斑干涉儀，包括激光器、位于激光器出射光束光路上的擴束鏡和被測物體；還包括位于從被測物體表面反射的光束的光路上且用于得到偏振方向相互垂直的兩束相干線偏振光的剪切器、設置從剪切器出射的光束的光路上的微偏振片陣列、與微偏振片陣列相連的感光元件和與感光元件相連的用于對感光元件采集的信號進行傳輸和處理的處理設備。

作為本實用新型的進一步改進，所述剪切器包括位于從被測物體表面反射的光束的光路上的透鏡、位于從透鏡透射出的光束的光路上的偏振分光棱鏡、位于偏振分光棱鏡透射出的光束光路上的第一四分之一波片、位于第一四分之一波片透射出光束的光路上的第一反射機構、位于偏振分光棱鏡反射出的光束的光路上的第二四分之一波片、位于第二四分之一波片透射出光束的光路上的第二反射機構和位于偏振分光棱鏡上第二次透射與反射出的光束的光路上的第三四分之一波片。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一四分之一波片與第二四分之一波片垂直。

作為本實用新型的進一步改進，所述第三四分之一波片與第一四分之一波片垂直且同時與第二四分之一波片平行。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一反射機構與第二反射機構均包括反射鏡和與反射鏡相連的用來調節反射鏡偏轉角度的偏轉機構。