[發明專利]透射式點衍射共路數字全息測量裝置與方法

在審

• 申請號: 201810014924.5
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108225172A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 單明廣;劉磊;鐘志;劉彬;張雅彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B9/021
• 分類號: G01B9/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種透射式點衍射共路數字全息測量裝置，包括波長為λ的光源(1)、準直擴束系統(2)，其特征是：該裝置還包括第一透鏡(4)、第一非偏振分光棱鏡(5)、孔陣列(6)、第二透鏡(7)、第二非偏振分光棱鏡(8)、第一平面反射鏡(9)、第二平面反射鏡(10)、第三透鏡(11)、圖像傳感器(12)和計算機(13)，光源(1)發射的光束經過準直擴束系統(2)和待測物體(3)后，再依次經過第一透鏡(4)、第一非偏振分光棱鏡(5)、孔陣列(6)、第二透鏡(7)、第二非偏振分光棱鏡(8)后形成兩束光，分別照射第一平面反射鏡(9)和第二平面反射鏡(10)上并被反射至第二非偏振分光棱鏡(8)，經第二非偏振分光棱鏡(8)匯合后再依次經過第二透鏡(7)、孔陣列(6)和第一非偏振分光棱鏡(5)后，經第一非偏振分光棱鏡(5)反射后，再經過第三透鏡(11)由圖像傳感器(12)的光接收面接收，圖像傳感器(12)的圖像信號輸出端連接計算機(13)；所述的待測物體(3)位于第一透鏡(4)的前焦面上；第一透鏡(4)、第二透鏡(7)和第三透鏡(11)構成共軛4f系統；孔陣列(6)位于共軛4f系統的頻譜平面上，孔陣列(6)上含有分離的大孔A和針孔B，且大孔A中心位于光軸上，針孔B大小與波長λ在頻譜平面產生的艾里斑直徑大小d一致，其中d<1.22λf₂/D、f₂為第二透鏡(7)的焦距、D為第二透鏡(7)的通光孔徑；第一平面反射鏡(9)和第二平面反射鏡(10)位于第二透鏡(7)的共軛后焦平面上，第一平面反射鏡(9)在第二非偏振分光棱鏡(8)的出射光路上，第二平面反射鏡(10)在第二非偏振分光棱鏡(8)的反射光路上；圖像傳感器(12)位于第三透鏡(11)的后焦平面上。

2.根據權利要求1所述的一種透射式點衍射共路數字全息測量裝置，其特征在于：所述的第一平面反射鏡(9)與光軸垂直放置且所述的第二平面反射鏡(10)與光軸成θ角傾斜放置，θ角不包括90°；或者所述的第一平面反射鏡(9)與光軸成θ角傾斜放置，θ角不包括90°，且所述的第二平面反射鏡(10)與光軸垂直放置。

3.根據權利要求1或2所述的一種透射式點衍射共路數字全息測量裝置，其特征在于：所述的孔陣列(6)上的針孔B同經與光軸成θ角傾斜放置的第一平面反射鏡(9)或第二平面反射鏡(10)反射后并被第二透鏡(7)聚焦的光斑匹配，θ角不包括90°。

4.一種基于權利要求1或2所述的透射式點衍射共路數字全息測量裝置的全息測量方法，其特征在于：實現過程如下：

調整整個光學系統，打開光源，射出波長為λ的光束依次經過準直擴束系統、待測物體和第一透鏡后形成聚焦光束，再依次經過第一非偏振分光棱鏡、孔陣列的大孔A、第二透鏡和第二非偏振分光棱鏡后形成兩平面光束，分別照射在第一平面反射鏡和第二平面反射鏡上并被反射形成物光和參考光匯合至第二非偏振分光棱鏡；物光再依次經過第二透鏡和孔陣列的大孔A后照射第一非偏振分光棱鏡；參考光再依次經過第二透鏡和孔陣列的針孔B后照射第一非偏振分光棱鏡；匯合至第一非偏振分光棱鏡并經其反射的物光和參考光，再經過第三透鏡，在圖像傳感器平面上產生干涉形成全息圖I，并用圖像傳感器采集全息圖I上傳到計算機中；利用載波相位恢復算法完成待測物體三維相位恢復。