[发明专利]基于彩色复合条纹的相位测量偏折术缺陷检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于彩色复合条纹的相位测量偏折术缺陷检测装置及方法，包括显示屏、分束片、参考平面反射镜、供参考平面反射镜放置的第一三维平移台、光隔离器、待测镜面物体、供待测镜面物体放置的第二三维平移台、透镜、图像采集模块和计算机；所述显示屏、第一三维平移台、第二三维平移台和图像采集模块均与计算机电连接。本发明将显示屏表面镀膜实现光束的平行出射，并利用迈克尔逊干涉装置，实现被测物体所在平面和参考平面镜所在平面空间的分离，减少成像过程的机械移动，提升效率，提高检测精度。

技术领域

本发明涉及光学检测领域，特别涉及基于彩色复合条纹的相位测量偏折术缺陷检测装置及方法。

背景技术

相位测量偏折术是一种基于结构光照明的三维显示技术，该技术由德国纽伦堡大学的Markus C. Knauer教授于2004年首次提出，其主要利用计算机编码生成条纹结构光照明光束，该照明光束经待测物体表面调制后得到变形的条纹信息，再通过图像信息解调变形条纹以得到待测物体的三维形貌。随着相位测量偏折术在各研究领域中的应用日益增加，相位测量偏折术已成为一种基于结构光照明测量技术中较为热门的研究方向之一，其在光学检测、波前测量、光学成像等领域的巨大潜在应用而在国内外备受关注。在光学检测领域，Krobot等基于相位测量偏折术设计了足迹为5m×2m×1.2m的光学传感器，该传感器可用于检测大尺度球面镜，可用于测量Cherenkov Telescope Array镜子的PSF，其光学检测精度优于10μm；在波前测量领域，基于相位测量偏折术非接触、全视野、数据分辨率高和易于实施的优点，相位测量偏折术可用于各类相位型物体的波前测量，可获得待测物体的相位分布和波前分布，具有易操作、分辨率高等特性；在光学成像领域，相位测量偏折术可用于无破坏、准确地测量石墨烯等材料的层数和微观结构，该结构光三维测量技术的出现使得光学表征技术在超分辨率和三维测量的精度实现了质的发展。随着微观领域对于三维形貌表征需求的不断提高，对基于相位测量偏折术的光学成像装置和方法的研究也日趋重要。

相位测量偏折术对实验环境要求低，无光学系统中杂散光引入的相干噪声，标定过程简单且无回程误差，其相对白光显微测量，可同时获得二维和三维的数据信息，可运用于显微尺度的物体表面三维成像，特别适用于均匀反射率基底的膜层结构成像。

一般的相位测量偏折术光路中往往无法将被测物体所在平面和参考平面镜所在平面进行空间分离，多次测量的机械操作将提高装置的随机误差等，将降低装置的缺陷检测精度。

发明内容

本发明的第一个目的提供一种基于彩色复合条纹的相位测量偏折术缺陷检测装置，其将显示屏表面镀膜实现光束的平行出射，并利用迈克尔逊干涉装置，实现被测物体所在平面和参考平面镜所在平面空间的分离，减少成像过程的机械移动，提升效率，提高检测精度。

实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中基于彩色复合条纹的相位测量偏折术缺陷检测装置包括显示屏、分束片、参考平面反射镜、供参考平面反射镜放置的第一三维平移台、光隔离器、待测镜面物体、供待测镜面物体放置的第二三维平移台、透镜、图像采集模块和计算机；所述显示屏、第一三维平移台、第二三维平移台和图像采集模块均与计算机电连接；

所述显示屏用于显示计算机编码生成的彩色复合条纹结构光；所述显示屏的表面设有用于准直的彩色复合条纹结构光的镀膜层；

分束片、参考平面反射镜和待测镜面物体组合形成迈克尔逊干涉装置；

所述的显示屏发出的条纹光束通过分束片分别到达参考平面反射镜和待测镜面物体，其中透射光束作为参考光束，反射光束作为物光束；

所述光隔离器用于固定在参考光束的光路中或者物光束的光路中；

所述的参考光束到达所述的参考平面反射镜后，经反射并再次通过分束片反射后，并经透镜汇聚后进入图像采集模块；所述的物光束到达待测镜面物体后，经反射后透过分束片，并经透镜汇聚后进入图像采集模块；