[发明专利]基于双线阵相机的单光束三自由度激光干涉仪

权利要求书

1.一种基于双线阵相机的单光束三自由度激光干涉仪，包括：单一频率的第一输入光束、迈克尔逊干涉结构、双线阵探测与图像解耦模块；

其特征在于：所述迈克尔逊干涉结构包括第一四分之一波片、第二四分之一波片、第一分光面、固定的参考平面反射镜以及可移动的目标平面反射镜且所述第一分光面镀有偏振分光膜；所述第一输入光束为线偏振激光，入射至迈克尔逊干涉结构后被分成第一测量光束和第一参考光束；第一测量光束被目标平面反射镜至少反射一次且第一参考光束被参考平面反射镜至少反射一次；并且第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中至少有一部分重合并形成第一单光束空间干涉条纹图像；

该双线阵探测与图像解耦模块包括第一线阵相机和第二线阵相机；其中第一线阵相机的探测面中心位于所述第一单光束空间干涉条纹图像的中心位置，第二线阵相机的探测面中心不位于所述第一单光束空间干涉条纹图像的中心位置；

所述激光干涉仪的三自由度解耦方法可对每一帧所述第一单光束空间干涉条纹图像实现三自由度信号线性解耦；所述三自由度解耦方法包括：

步骤一，在双线阵相机探测到的空间干涉条纹图像中，第一线阵相机选择经过空间干涉条纹图像中心的一行作为第一水平独立分量；第二线阵相机选择不经过空间干涉条纹图像中心的一行作为第二水平独立分量；

步骤二，目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的位移与第一水平独立分量的相位呈现出正比规律，对第一水平独立分量进行离散傅里叶变换后，在信号相位谱中的相应频率分量上可获得其相位值，由此相位值可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的位移；

步骤三，目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的偏摆角与第一水平独立分量的空间频率呈现出正比规律，对第一水平独立分量进行离散傅里叶变换后，在信号幅度谱中可以获得其空间频率，由此空间频率可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的偏摆角；

步骤四，目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的俯仰角与第一水平独立分量和第二水平独立分量的相位差呈现出正比规律，对第一水平独立分量和第二水平独立分量分别进行离散傅里叶变换后，在信号相位谱中的相应频率分量上可分别获得其相位值并得到第一水平独立分量和第二水平独立分量的相位差，由此相位差可解算出目标平面反射镜相对于参考平面反射镜的俯仰角。

2.根据权利要求1所述的基于双线阵相机的单光束三自由度激光干涉仪，其特征在于：所述固定的参考平面反射镜的反射面与第一参考光束不垂直，使得第一测量光束和第一参考光束在输出行进路径中非共轴传输。