[發明專利]光譜共焦掃描共光路數字全息測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 202110772709.3
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113418469B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 田愛玲;張英鴿;劉丙才;錢曉彤;王紅軍;朱學亮;岳鑫;劉衛國
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

1.一種光譜共焦掃描共光路數字全息測量系統，其特征在于：包括測量系統本體，測量系統本體包括依次設置的多光譜光源(1)、顯微物鏡(2)、透鏡(3)、分光鏡一(4)、聚焦色散透鏡(5)和待測物體(6)，待測物體(6)位于聚焦色散透鏡(5)的聚焦范圍內，分光鏡一(4)后方設置有分光鏡二(7)，分光鏡二(7)前方依次設置有消色差顯微物鏡(8)和光纖光譜儀(9)，分光鏡二(7)后方設置有雙焦點衍射元件(10)，雙焦點衍射元件(10)后方設置有圖像傳感器(11)，圖像傳感器(11)置于雙焦點衍射元件(10)后小焦距以內，光纖光譜儀(9)和圖像傳感器(11)分別與計算機(12)連接。

2.根據權利要求1所述的光譜共焦掃描共光路數字全息測量系統，其特征在于：聚焦色散透鏡(5)的聚焦范圍為最小波長的光λ_min和最大波長的光λ_max的聚焦點之間距離。

3.一種采用權利要求1所述的光譜共焦掃描共光路數字全息測量系統的測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：多光譜光源(1)通過顯微物鏡(2)和透鏡(3)的光束整形后，形成工作用平行光；該平行光經聚焦色散透鏡后產生色散，使得不同波長的光線在光軸上的不同位置聚焦；當待測物體(6)置于聚焦范圍內時，只有聚焦在待測物體(6)分層界面的光線能夠返回至聚焦色散透鏡(5)，此時，待測物體(6)存在有幾個分層界面，則有幾個波長的光線返回至聚焦色散透鏡(5)，形成測試光束；

步驟二：測試光束經分光鏡一(4)和分光鏡二(7)后分為兩束，其中經分光鏡二(7)反射的光線由消色差顯微物鏡(8)耦合至光纖光譜儀(9)，經光纖光譜儀(9)頻譜分析后，確定反射回來的光線中存在的波長，從而確定待測物體(6)分層界面的位置；經分光鏡二(7)透射的光線由雙焦點衍射元件(10)聚焦后，將透射光線在圖像傳感器(11)的前后分成兩個會聚光束焦點，該會聚光束在圖像傳感器(11)靶面形成數字全息干涉圖；

步驟三：將獲得的數字全息干涉圖進行預處理；首先，進行傅里葉變換得到頻譜圖，不同波長引入不同的載波，使得不同波長的頻譜信息在頻域里串擾很小；然后，利用濾波窗口提取出不同波長的+1級頻譜；最后，對其進行逆傅里葉變換得到物光波的復振幅分布；

步驟四：利用數字全息角譜相位重構算法，分別獲得不同波長的重構相位，從而確定待測物體不同分層界面的三維形貌。