[发明专利]一种相移干涉测量系统及其波片相移方法

说明书

本发明涉及光学干涉测量及数字全息测量技术领域，提供一种相移干涉测量系统及其波片相移方法，搭建相移干涉测量系统，包括光源、滤光片、第一二分之一波片、偏振分光元件、第一分束镜、四分之一波片、第二二分之一波片、第一偏振片及第一单色黑白图像传感器，通过固定所述四分之一波片的角度不变，调节所述第二二分之一波片的旋转角度，实现任意相移，不局限于与特定步长的相移算法结合，能与现在的任意相移量的相移算法相结合实现快速、高精度的相移干涉测量；且不需要能够精确进行移动或旋转的驱动装置，系统简洁、操作简便；第二二分之一波片相当于相移器，不需要放置在干涉光路中，因此系统不会受到机械运动的影响，系统稳定性更好。

技术领域

本发明涉及光学干涉测量及数字全息测量技术领域，具体涉及一种相移干涉测量系统及其波片相移方法。

背景技术

相移干涉测量术是一种具有非接触、全场性、非破坏、测量快速、测量精度高、能够对不规则对象进行测量等特点的光学相位测量技术，现已广泛应用于光学表面检测、三维形貌测量、生物细胞成像和数字全息等领域。近年来，随着计算机技术和数字图像处理技术的不断发展，使干涉测量这种以光波作为测量尺度和测量基准的技术得到更为广泛的应用。

在实际的相移干涉测量中，相移器的相移误差和机械震动等都会直接影响相位的测量精度。因此，相移量的准确性和稳定性在相移干涉测量中起着至关重要的作用。传统的时域相移方法主要包括有：压电陶瓷(PZT)法、移动光栅法、拉伸光纤法、液晶相移法、偏振相移法、空气相移法等。但是，这些方法都存在以下缺点：(1)由于需要有能够精确进行移动或旋转的驱动装置，因此系统比较复杂；(2)相移器都需要放置在干涉光路中，因此系统容易受到机械运动的影响，系统稳定性较差；(3)传统的波片相移方法虽然能实现简单相移，但是只能获得一些特殊相移值，没办法实现任意相移，因此只能与一些特定的算法结合使用，精度以及应用范围受限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种相移干涉测量系统及其波片相移方法，组合简单、操作简便且稳定，有效的解决了单通道以及多通道相移干涉测量系统中相移问题，实现简单、快速、高精度、稳定的相移。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种相移干涉测量系统，包括光源、滤光片、第一二分之一波片、偏振分光元件、第一分束镜、四分之一波片、第二二分之一波片、第一偏振片及第一单色黑白图像传感器，所述光源发出的光经所述滤光片和所述第一二分之一波片后进入所述偏振分光元件被分为第一束光和第二束光，所述第一束光的光路方向上设有第一平面反射镜和第一显微物镜，所述第二束光的光路方向上设有第二平面反射镜和第二显微物镜，待测物体放置于所述第二平面反射镜与所述第二显微物镜之间，被所述第一平面反射镜和所述第二平面反射镜反射的光分别经过所述第一显微物镜和所述第二显微物镜后进入所述第一分束镜，并经过所述四分之一波片和所述第二二分之一波片后进入所述第一偏振片，被所述第一单色黑白图像传感器采集。

进一步，所述第一偏振片和所述第一单色黑白图像传感器设置于所述第一束光的光路方向上，所述第一单色黑白图像传感器用于采集从第一偏振片出射的所述第一束光的光信号，所述第二束光的光路方向上还设有第二偏振片和第二单色黑白图像传感器，所述第二单色黑白图像传感器用于采集从所述第二偏振片出射的第二束光的光信号。

进一步，所述第一偏振片和所述第二偏振片的偏振方向成45°设置。

一种相移干涉测量系统的波片相移方法，包括：

步骤一：搭建上述相移干涉测量系统；

步骤二：调节步骤一中的所述滤光片和所述第一二分之一波片，以调节对比度；

步骤三：固定所述四分之一波片的角度不变，调节所述第二二分之一波片的旋转角度，以实现任意相移。