一種同步移相橫向剪切干涉儀及檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種同步移相橫向剪切干涉儀及檢測方法，屬于精密測量的技術領域。所述同步移相橫向剪切干涉儀包括置于殼體內的光學元器件。包括兩個在主光軸上依次同心設置且垂直于柵線的衍射光柵，平行于光柵設置的空間濾波器，與空間濾波器呈四十五度夾角設置的分束鏡，鏡像分布在分束鏡兩側的剪切板組，與衍射光垂直的CCD圖像傳感器。所述同步移相橫向剪切干涉儀的檢測方法通過調節兩個剪切板之間的夾角與距離實現同步移相。本發明專利技術通過調節剪切板之間的距離和夾角來避免復雜機械運動，同時達到移相效果；在同一采集圖像上可同步獲取多幅一維移相剪切干涉圖，可在后續的算法中消除外界環境對每幅干涉圖的影響，大大降低對環境的要求；操作簡單。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術公開了，屬于精密測量的

技術介紹
現有的波前測試技術主要有四類由光束波前的斜率來反演波前，如哈特曼、夏克-哈特曼波前傳感器，其中哈特曼法每檢測一個系統就要制造匹配的哈特曼光闌，成本很高，而夏克-哈特曼法空間分辨率不高，不能精確反應細節部分；由光束波前的曲率來反演波前，如曲率波前傳感器，重構精度較低；由光束的聚焦光斑來反演波前，如線性相位波前傳感器，只適用于待測波前畸變較小時；由光束產生的干涉條紋來反演波前，如斐索干涉法、泰曼-格林干涉法、剪切干涉儀等，測試精度高，但需引入參考平面波，對環境穩定性或測試裝置的防震性能要求較高；橫向剪切干涉儀測試精度高且用被檢波面本身錯位后形成的兩個波面發生干涉，不需另外引入參考波，簡化系統結構且光路對機械震動、溫度擾動及空氣流動都不敏感，系統穩定。在現有的移相橫向剪切干涉儀中，常采用PZT改變干涉光間的光程差來實現相移，PZT需按照一定時間順序進行機械運動來保證，各移相干涉圖是探測器在同一空間位置不同時刻探測到的，而移相原理要求在移相過程中圖像背景、對比度以及被測相位都穩定不變，因此測量結果必然受到外界環境的影響。現在已有的移相橫向剪切儀有如下幾種(一)基于單剪切元件的移相橫向剪切儀器需要移相元件高精度地機械運動產生相移，在時間域內獲取多幅干涉圖，對外界環境的影響比較敏感；(二)雙剪切干涉波面測量儀利用偏振移相的原理機械旋轉檢偏器產生相移，通過平行板實現剪切干涉圖，在時間域內獲取多幅干涉圖，對外界環境的影響比較敏感；(三)基于馬赫-曾德爾型的剪切波面測量儀采用PZT按照一定時間順序進行機械運動實現移相，對于移相干涉圖的獲取需要在時間域進行，環境的變化將對測量結果產生影響；通過四個反射平板設置在一定的空間姿態下實現剪切，反射平板的反射表面面形誤差和空間定位誤差將降低系統的測量精度。可見現有的移相橫向剪切儀存在需要連續機械運動移相元件產生相移，操作繁瑣；在時間域內獲取的多幅干涉圖容易受外界環境的影響。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述
技術介紹
的不足，提供了。本專利技術為實現上述專利技術目的采用如下技術方案一種同步移相橫向剪切干涉儀，包括置于殼體內的光學元器件、高速圖像采集卡和計算機，所述光學元器件包括兩個在主光軸上依次同心設置且垂直于柵線的衍射光柵，平行于光柵設置的空間濾波器，與空間濾波器呈四十五度夾角設置的分束鏡；所述光學元器件還包括兩個剪切板組，兩個CXD圖像傳感器；所述兩個剪切板組鏡像分布在分束鏡兩側，兩個CCD圖像傳感器與剪切板組反射光方向垂直。所述一種同步移相橫向剪切干涉儀的剪切板組包括兩個平行設置的剪切板。所述一種同步移相橫向剪切干涉儀中，衍射光柵為振幅型Ronchi光柵。一種如權利要求3所述的同步移相橫向剪切干涉儀的檢測方法，包括如下步驟步驟1，調整兩個衍射光柵的柵線方向平行，根據干涉圖間距以及衍射光柵與主光軸的夾角設置兩個光柵間隔距離；步驟2，在空間濾波器上等間隔設置N個平行于柵線的狹縫，實現對兩光柵衍射光束中(±m, ±n)級衍射光通過；其中m，n為非負整數，分別表示兩個衍射光柵的衍射級次；N為大于等于3的整數，取值取決于計算一維剪切干涉波面時采用的移相算法步數；步驟3，對于每一個剪切板組調節兩個剪切板之間的空隙距離以獲得干涉圖像并調節橫向剪切量，調節兩個剪切板之間的夾角獲得所需移相量來位移干涉圖像；步驟4，調節兩個光柵之間的距離，以調整干涉圖像之間的距離；步驟5，CCD圖像傳感器采集的X向剪切干涉圖與Y向剪切干涉圖，計算機同步采集CCD圖像傳感器的輸出值并根據條紋處理算法計算待測波前分布。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果(I)可以同步獲取兩組一維移相橫向剪切干涉圖(X向剪切、Y向剪切)，由于多幅干涉圖是在同一時刻獲取的，外界環境對每幅干涉圖的影響相同，可在后續的算法中消除，因此大大降低對環境的要求。(2)在移相剪切干涉圖獲取過程中，相移的實現不需要機械運動機構對于所需的移相量、橫向剪切量可在測試前通過調整雙平板夾角和間距實現。(3)在一維移相剪切干涉圖獲取的過程中，移相剪切的實現是通過共光路光學系統衍射光柵、濾波器和雙剪切平板實現的，且在同一采集圖像上可同步獲取多幅一維移相剪切干涉圖，操作簡單。附圖說明圖1為同步移相橫向剪切干涉儀的光路示意圖。圖2為本專利技術在被測光束口徑為小10mm、雙剪切平板夾角為1. 4arcs、空隙距離為5mm時獲得的移相90°的三幅橫向剪切移相干涉圖(X向剪切)。圖3為本專利技術在被測光束口徑為小10mm、雙剪切平板夾角為0. 9arcs、空隙距離為3mm時獲得的移相60°時的三幅橫向剪切移相干涉圖(X向剪切)。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細地說明圖1為本專利技術同步移相橫向剪切干涉儀實施例的結構示意圖。由圖可見，本專利技術所述同步移相橫向剪切干涉儀包括光學元器件、高速圖像采集卡和計算機，所述光學元器件置于殼體內，光學元器件包括兩個在主光軸上依次同心設置垂直于柵線的光柵，平行于光柵設置的空間濾波器，與空間濾波器呈45°夾角設置的分束鏡。光學器件還包括兩個剪切板組，兩個CCD圖像傳感器，兩個剪切板組鏡像分布在分束鏡兩側，兩個CCD圖像傳感器與剪切板組反射光方向垂直。高速圖像采集卡的輸入端與兩個CCD圖像傳感器的輸出端連接，輸出端與計算機連接。每個剪切板組包含兩個平行設置的剪切板剪切板I與光軸成45°，剪切板I可相對于剪切板2做平移，剪切板2可做俯仰和偏擺運動；剪切板I前表面和剪切板2后表面均鍍有增透膜。衍射光柵1、衍射光柵2均為振幅型Ronchi光柵，周期為lynTlOiim，厚度0. 5 2mm。一種同步移相橫向剪切干涉儀的檢測方法，采用如圖1所示的同步移相橫向剪切干涉儀，具體包括如下步驟步驟1，調整兩個衍射光柵柵線方向嚴格平行，設置兩個光柵間隔的初始距離為IOmm,衍射光柵I可根據干涉圖間距在(Tl50mm范圍內移動，光柵間隔d與干涉圖間距D之間的關系如下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種同步移相橫向剪切干涉儀，包括置于殼體內的光學元器件、高速圖像采集卡和計算機，所述光學元器件包括兩個在主光軸上依次同心設置且垂直于柵線的衍射光柵，平行于光柵設置的空間濾波器，與空間濾波器呈四十五度夾角設置的分束鏡；其特征在于所述光學元器件還包括：兩個剪切板組，兩個CCD圖像傳感器；所述兩個剪切板組鏡像分布在分束鏡兩側，兩個CCD圖像傳感器與剪切板組反射光方向垂直。

【技術特征摘要】
1.一種同步移相橫向剪切干涉儀，包括置于殼體內的光學元器件、高速圖像采集卡和計算機，所述光學元器件包括兩個在主光軸上依次同心設置且垂直于柵線的衍射光柵，平行于光柵設置的空間濾波器，與空間濾波器呈四十五度夾角設置的分束鏡； 其特征在于所述光學元器件還包括兩個剪切板組，兩個CCD圖像傳感器；所述兩個剪切板組鏡像分布在分束鏡兩側，兩個CCD圖像傳感器與剪切板組反射光方向垂直。2.根據權利要求1所述的ー種同步移相橫向剪切干涉儀，其特征在于所述剪切板組包括兩個平行設置的剪切板。3.根據權利要求1或2所述的ー種同步移相橫向剪切干涉儀，其特征在于所述衍射光柵為振幅型Ronchi光柵。4.一種如權利要求3所述的同步移相橫向剪切干涉儀的檢測方法，其特征在于包括如下步驟 步驟I，調整...

【專利技術屬性】
技術研發人員：武旭華，趙靜，曹鴻霞，張仙玲，李博，
申請(專利權)人：南京信息工程大學，
類型：發明
國別省市：