[發明專利]光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202010091711.X
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111238397B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 胡搖;郝群;王臻;王劭溥
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京市中聞律師事務所 11388
• 代理人: 馮夢洪

光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置及方法，其解決了使用兩步載波拼接法時需要犧牲瞬時抗振性換取測量范圍的缺陷，擴展了傳統的數字莫爾移相方法的測量范圍，同時也保留了數字莫爾移相方法的瞬時抗振特性。裝置包括：光源(1)、分光鏡(2)、參考鏡(3)、第一偏振光柵(4)、被測鏡(5)、第二偏振光柵(6)、第一成像物鏡(7)、第一相機(8)、第二成像物鏡(9)和第二相機(10)；通過偏振光柵的分光性能加載不同載波，使用偏振光柵將兩束干涉光分離，同時獲取兩幅實際干涉圖。

技術領域

本發明涉及光電檢測的技術領域，尤其涉及一種光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置，以及這種光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置所采用的方法。

背景技術

數字莫爾移相干涉測量方法是一種非球面檢測方法，屬于部分補償干涉法的一種，是一種瞬時抗振的干涉測量方法，無需移相機構便可實現高精度的測量。

由于數字莫爾移相干涉測量方法需要進行低通濾波，因此剩余波前較大，或載波較大時會出現頻譜混疊的情況，導致數字莫爾移相干涉測量方法出現求解錯誤區域的現象，且求解錯誤區域的位置與加載的空間載波大小有關。這導致使用數字莫爾移相干涉測量方法時，剩余波前帶寬受限。造成使用數字莫爾移相干涉測量方法的剩余波前帶寬只有傳統多步移相干涉方法的剩余波前帶寬的0.707。

由于在頻譜混疊情況下，數字莫爾移相干涉測量方法求解錯誤區域的位置與加載的空間載波大小有關，為解決數字莫爾移相干涉測量方法剩余波前帶寬受限的問題，申請人的專利(專利號201810067710.4，發明名稱：基于兩步載波拼接法的數字莫爾移相干涉測量方法)提出了基于數字莫爾移相干涉測量方法的兩步載波拼接法，通過采集兩幅加入不同載波的干涉圖，解得兩個帶有不同求解錯誤區域的面形誤差。之后再提取兩個面形誤差的正確區域進行拼接，最終得到完整的面形誤差。

兩步載波拼接法擴展了傳統的數字莫爾移相方法的測量范圍，消除傳統的數字莫爾移相方法的剩余波前帶寬限制，使得數字莫爾移相干涉測量方法的剩余波前帶寬與傳統的移相干涉方法相當，但是現有的兩步載波拼接法需要依次加載空間載波f_R1、采集相應的干涉圖I、加載空間載波f_R2、采集相應的干涉圖II，即兩幅干涉圖的采集需要間隔一段時間，這意味著兩步載波拼接法喪失了數字莫爾移相方法的瞬時抗振特性。

偏振光柵是一種基于入射光的偏振態實現選擇性分光的衍射光學元件，衍射角度取決于光柵空間周期。當偏振光柵的入射光為線偏振光時，其出射光為+1級衍射光及-1級衍射光，其中+1級衍射光為左旋圓偏振光，-1級為右旋圓偏振光；當偏振光柵的入射光為右旋圓偏振光時，其出射光為+1級衍射光，衍射光偏振態為左旋圓偏振光；當偏振光柵的入射光為左旋圓偏振光時，其出射光為-1級衍射光，衍射光偏振態為右旋圓偏振光。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題是提供了一種光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置，其解決了使用兩步載波拼接法時需要犧牲瞬時抗振性換取測量范圍的缺陷，擴展了傳統的數字莫爾移相方法的測量范圍，同時也保留了數字莫爾移相方法的瞬時抗振特性。

本發明的技術方案是：這種光學元件面形的瞬態數字莫爾移相干涉測量裝置，其包括：光源(1)、分光鏡(2)、參考鏡(3)、第一偏振光柵(4)、被測鏡(5)、第二偏振光柵(6)、第一成像物鏡(7)、第一相機(8)、第二成像物鏡(9)和第二相機(10)；