[发明专利]一种基于一体化相移反射镜的剪切散斑干涉系统

说明书

一种基于一体化相移反射镜的剪切散斑干涉系统，由一体化相移反射镜、相机、激光器、扩束镜和被测物组成。一体化相移反射镜包含相移镜和剪切镜，其中相移镜通过相移器连接到一体化相移反射镜基座上，由相移器驱动实现相移；剪切镜通过剪切调节装置连接到一体化相移反射镜基座上，通过剪切调节装置调节剪切镜的姿态；剪切镜为环形，包围相移镜，可以通过调整剪切调节装置使剪切机与相移镜共面，剪切镜内轮廓略大于相移镜外轮廓，使剪切镜可以调整姿态。进行剪切散斑干涉测量时，激光器发射的激光经扩束镜照射到被测物上，被测物反射的激光分别通过剪切镜和相移镜反射进入相机干涉成像。本系统具有激光利用率高、视场较大、受杂散光影响小等优点，特别适于大面积剪切散斑干涉检测。

技术领域

本发明提出一种基于一体化相移剪切反射镜的剪切散斑干涉系统，应用于剪切散斑干涉光路，属于激光光学仪器光路结构领域。

背景技术

剪切散斑干涉法采用激光在粗糙屏幕上形成的散斑，采用剪切干涉装置，将物光分为两束，干涉成像，获取被测物表面的变形信息。剪切散斑干涉法不需要参考光，对环境扰动不敏感，实用性强，是散斑检测方法中工程应用的首选。但现有的剪切散斑干涉装置也存在一些问题，对剪切散斑干涉法的使用造成一定的限制。

最常用的迈克尔逊剪切装置利用分光棱镜将物光分为两束，一束经带有相移器的平面镜反射后进入CCD，另一路经带有调节装置的倾斜平面镜反射后进入CCD，通过相移器移动平面镜可以实现四步相移，通过调节倾斜平面镜的角度可以实现剪切量和剪切方向的调节，使用方便。但分光导致激光利用率较低(50％)，同时分光棱镜也限制了相机的视场角。由于迈克尔逊结构中分立元件较多，抗干扰性有一定下降。4f系统的应用可以解除迈克尔逊装置对视场角的限制，但带来激光利用率进一步降低、成像质量下降的代价。

基于渥拉斯顿棱镜的剪切装置由两块光轴相互垂直的直角棱镜粘合而成，棱镜材料为双轴晶体，从而将垂直入射的光剪切成沿不同方向传播的两束光线。该剪切装置结构简单，光学效率高，但相移比较困难，不适合四步相移法。

基于光楔的剪切装置利用光楔的偏转作用实现分光，光路简单，抗干扰能力强，但条纹空间频率较高，对图像采集系统的要求较高，且光楔的尺寸通常较小，因此其剪切量的调节范围也较小。

双孔型剪切装置由一对平行平板和双孔组成，分立器件较多，且需要保持两块平板的同步转动，调节较为困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点和局限性，提供一种基于一体化相移剪切反射镜的剪切散斑干涉系统，解决现有剪切装置不能兼顾高激光利用率、便于实现相移和调节剪切量、结构简单抗干扰性强以及视场角较大等特性的问题，提高剪切装置以及剪切散斑干涉系统性能。

本发明的技术方案是：一种基于一体化相移剪切反射镜的剪切散斑干涉系统，包括：一体化相移剪切反射镜、相机、激光器和扩束镜；

激光器发射出激光的经过扩束镜之后照亮所述被测物，经过所述被测物反射后得到物光；所述物光经过一体化相移剪切反射镜反射后得到相移光和剪切光；所述相移光和所述剪切光进入所述相机干涉成像，实现剪切散斑干涉测量。

所述一体化相移剪切反射镜为包括相移镜、相移器、剪切镜、剪切调节装置和基座的反射镜系统；相移镜通过相移器与基座相连，剪切镜通过剪切调节装置与基座相连，剪切镜环绕相移镜。

所述物光经过相移镜反射得到相移光，所述物光经过剪切镜反射得到剪切光；所述相移光和所述剪切光进入所述相机干涉成像。

所述剪切镜内轮廓大于相移镜外轮廓，以保证剪切镜能够调节姿态.

所述相移器为压电陶瓷。

所述剪切镜内轮廓沿相机光轴到相机成像面的投影小于相机光阑最大时沿光轴到成像面的投影。

所述剪切调节装置具有至少两个调整轴。