[实用新型]一种平面、球面、抛物面组合干涉测量装置

说明书

本实用新型公开了一种平面、球面、抛物面组合干涉测量装置，属于光干涉测量仪器技术领域，该装置包括：激光折返扩束系统、主干涉仪系统和成像系统；主干涉系统由偏振调制组件、面形测量组件和相位调制组件组成；偏振组件通过调整起偏器与检偏器的角度实现干涉图的对比度调节，面形测量组件根据不同待测面形调整光路结构，相位调制组件根据不同解调算法调制干涉图相位。本实用新型具有精确高效，结构紧凑，操作简单，扩束光斑均匀，对比度可调节，能够测量平面、球面、抛物面多种光学镜面，能够利用移相、傅里叶载波、正则化相位跟随法(RPT)多种解调算法的优点。

技术领域

本实用新型属于光干涉测量仪器技术领域，尤其是涉及一种平面、球面、抛物面组合干涉测量装置。

背景技术

工业生产领域通常采用机械或电学的方法来测量器件的表面形貌，这类接触式测量往往会对测试件造成一定损坏，且只能测量特定的轨迹轮廓或是有限测量区域的面形分布。干涉法是一种基于光学干涉原理的表面形貌测量方法，具有测量速度快、精度高、非接触的优点，广泛应用于各种面形测量。通用的干涉结构有斐索结构、泰曼格林结构和马赫曾德结构，测量灵敏度高，能够测量纳米量级的光学表面，但是对于不同面形的测量不具有通用性。

如公开号为CN101672632A的中国专利文献公开了一种光学球面面形的光纤点衍射移相干涉测量方法，首先测量光纤衍射的球面波通过分光棱镜反射到辅助正透镜，被变换为汇聚球面波并在被测球面的表面反射，携带被测球面信息的反射波前通过辅助正透镜、透过分光棱镜汇聚到参考光纤端面，形成测量波前；移走被测球面，其他光学元件保持不动，在辅助正透镜焦点处放置平面反射镜，用同样方法可测量辅助正透镜、分光棱镜及参考光纤端面粗糙度所带入的像差。

目前常用的解调算法包括移相算法，傅里叶载波算法和正则化相位跟随法(RPT)。移相算法移相采集多幅相移干涉图，解调速度快，精确度高，但要求环境扰动小，并且需要多幅干涉图。傅里叶载波算法解调速度快，仅需单幅干涉图即可解调，但需要引入载波，精度略低于移相算法。RPT解调算法仅需单幅干涉图即可解调，但解调时间相对较长。各类解调算法各有利弊，适用于不同的测量环境。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种平面、球面、抛物面组合干涉测量装置，具有精确高效、结构紧凑、操作简单、扩束光斑均匀、对比度可调节的有点，能够测量平面、球面、抛物面多种光学镜面，能够利用移相、傅里叶载波、正则化相位跟随法(RPT)多种解调算法。

一种平面、球面、抛物面组合干涉测量装置，包括激光折返扩束系统、主干涉仪系统和成像系统，所述的激光折返扩束系统用于实现扩束光束的准直；

所述的主干涉仪系统包括偏振调制组件、面形测量组件和相位调制组件；其中，偏振调制组件包括起偏器、偏振分光棱镜、四分之一波片与检偏器；

激光折返扩束系统出射的准直光束进入主干涉系统后，先经过起偏器转化为线偏振光，后被偏振分光棱镜分为测量路和参考路两路光线，其中，测量路的平行偏振光透过四分之一波片入射至面形测量组件，经过组件内待测面反射，原路返回作为测量光；参考路的垂直偏振光经过四分之一波片被相位调制组件反射原路返回作为参考光；测量光与参考光分别两次通过四分之一波片，偏振态各自旋转90度，并依次通过偏振分光棱镜与检偏器后在成像系统中形成干涉图；

所述的面形测量组件为平面测量组件、球面测量组件或抛物面测量组件，根据不同待测面形调整对应的光路结构。

本实用新型通过直角棱镜的折返光路，延长激光器到扩束器的距离，提升了扩束光斑的均匀性；采用偏振调节参考光与测量光光强比，实现干涉图对比度可调节；结合平面、球面、抛物面干涉测量方法和移相、傅里叶载波、RPT解调算法，可应对不同场景下的平面、球面、抛物面测量。