[发明专利]基于空间载波的干涉共焦测量装置与方法

权利要求书

1.一种基于空间载波的干涉共焦测量装置，包括：激光器(1)、准直聚焦物镜(2)、针孔(3)、准直扩束物镜(4)、偏振分光镜(5)、四分之一波片(6)、分光镜(7)、辅助参考镜(8)、第一微驱动器(9)、探测聚焦物镜(11)、第二微驱动器(12)、收集物镜(13)；其特征在于，沿激光器(1)主光轴方向的分光镜(7)后面依次配置辅助参考镜(8)和第一微驱动器(9)，主参考镜(10)配置在分光镜(7)与探测聚焦物镜(11)之间，探测聚焦物镜(11)配置在第二微驱动器(12)上，在收集物镜(13)的焦点处放置CCD相机(14)，主控计算机(15)与CCD相机(14)、第一微驱动器(9)连接，其中，所述激光器(1)发出线偏振光束，经过由准直聚焦物镜(2)、针孔(3)、准直扩束物镜(4)构成的准直扩束镜组后成为近似理想平面波；再经过偏振分光镜(5)和四分之一波片(6)之后成为圆偏振光束；经过分光镜(7)分为两束光，第一束光由分光镜(7)透射，经过辅助参考镜(8)反射，作为辅助参考光，经分光镜(7)反射，经收集物镜(13)会聚在CCD相机(14)探测面上；第二束光由分光镜(7)反射，在主参考镜(10)的参考面上分为两部分；一部分光反射，作为主参考光，透过分光镜(7)后，经收集物镜(13)会聚在CCD相机(14)探测面上；一部分光透射，作为测量光，经探测聚焦物镜(11)会聚在测量表面上，经过测量表面反射后，经过探测聚焦物镜(11)、主参考镜(10)、分光镜(7)，最后经收集物镜(13)会聚进入CCD相机(14)，与主参考光、辅助参考光发生干涉，干涉图像由主控计算机(15)存储处理。

2.一种基于空间载波的干涉共焦测量方法，该方法包括以下步骤：

1)采用二次共焦方法，获得两种共焦状态下的相位信息，实现离焦位移的解析求解，建立相位-位移关系；

其特征在于：

2)倾斜辅助参考镜，引入载波信号，该载波信号为辅助参考光与主参考光相干涉的结果，将载波信号引入测量光与参考光的干涉图中，使CCD相机上连续像素点获得一个大的相移值，产生载波干涉图；

3)通过空间载波相移算法来解析被测物面相位信息；对含有载波信号的干涉图进行二维傅立叶变换，使载波干涉图中各频率在频谱图上展开；通过频域滤波，截取所需频率，再经过傅立叶逆变换，获得被测物面相位信息，从而求解出被测物面的表面轮廓和三维形貌信息。