[发明专利]基于干涉照明的光谱偏振形貌五维信息测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于干涉照明的光谱偏振形貌五维信息测量装置及方法，该装置包括宽光谱光源组件、横向剪切干涉组件、投影物镜组件、成像采集组件和信息处理组件。该方法包括：宽光谱光源组件发射光束至横向剪切干涉组件；横向剪切干涉组件对光束进行处理形成白光干涉条纹；投影物镜组件将白光干涉条纹投影至待测件表面；成像采集组件将接收到的经待测件表面调制后的白光干涉条纹传输至信息处理组件，经解算获得待测件的光谱偏振形貌五维信息。本发明利用干涉照明对待测件表面的五维信息进行调制，只需单次测量即可同时获得待测件的光谱偏振形貌信息。相对传统的测量方法，本发明成像时只需一个物镜，系统调制传递函数更好，成像空间分辨率更高。

技术领域

本发明属于光学测量领域，特别是一种基于干涉照明的光谱偏振形貌五维信息测量装置及方法。

背景技术

在目标的成像分析过程中，光谱、偏振、形貌是目标特征分析的重要物理参量。光谱信息反映了目标的物质“指纹”效应，利用光谱信息可以对探测目标进行属性识别和信息量化提取。偏振信息反映了目标的材料理化特性、各向异性，利用偏振信息使得物质的分析和识别更加精确。形貌信息反映了目标的外在纹理、结构等表面几何状态，是目标识别和分析的基础信息源。光谱、偏振、形貌是目标分析的三种重要依据，三者合一的多模态成像技术能够将信息量从低维空间扩展至五维空间，有效增加目标感知和全面分析的手段，将是光学成像技术发展过程中的一项重要创新。

近年来，光谱成像、偏振成像、立体形貌测量技术出现了交叉融合的发展趋势，推动着光学成像技术向多维度、多信息融合的方向发展，极大地提升了光学成像技术的感知识别能力。光谱偏振形貌测量技术具有高光谱分辨率、高空间分辨率和高形貌分辨率等优点，在生物医学、食品安全、地质勘测、司法鉴定和文物鉴定等领域具有很大的应用潜力。目前实现光谱偏振形貌测量较为可行的方案是采用高光谱成像仪、偏振成像仪及三维形貌测量仪三种独立分体式的光学系统对同一目标进行成像，但该类系统结构和操作复杂，成像过程难以同步进行，成像精度容易受环境因素影响，而且三类图像信息之间的配准处理复杂，难以实现高精度成像测量，实用化程度有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同步测量光谱偏振形貌信息的五维信息测量装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于干涉照明的光谱偏振形貌五维信息测量装置，包括依次配置的：

用于发射光束的宽光谱光源组件；

用于对光束进行处理形成白光干涉条纹的横向剪切干涉组件；

用于将白光干涉条纹投影至待测件表面进行干涉照明的投影物镜组件；

用于接收经待测件表面的光谱偏振形貌信息调制后的白光干涉条纹的成像采集组件；

用于求取待测件的光谱偏振形貌五维信息的信息处理组件；所述光谱偏振形貌五维信息包括偏振光谱信息和三维形貌信息。

基于上述基于干涉照明的光谱偏振形貌五维信息测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、宽光谱光源组件发射光束至横向剪切干涉组件；

步骤2、横向剪切干涉组件对光束进行处理形成白光干涉条纹；

步骤3、投影物镜组件将白光干涉条纹投影至待测件表面；

步骤4、成像采集组件将接收到的经待测件表面的光谱偏振形貌信息调制后的白光干涉条纹传输至信息处理组件，经解算获得待测件的光谱偏振形貌五维信息。