【技术实现步骤摘要】
基于色散元件的双波长干涉测量方法及装置
[0001]本专利技术涉及一种大范围、高精度、高效的面形测量方法及装置，尤其涉及一种基于色散元件的双波长干涉测量方法及装置，属于光电测量
技术介绍
[0002]在光学元件加工、精密面形测量等领域，常需要对表面的起伏和凹凸等微小的面形变化实现高精度的检测，并且实现非接触、无损伤、快速的对物体光学表面的观察。针对精密的面形检测，国内外学者已经进行了大量研究。
[0003]对于物体光学表面的测量，干涉测量以其快速、无损伤等优点，被广泛用于形貌分析、显微成像等领域。通常，当样品形貌起伏比较剧烈时，干涉测量方法获得的物光波前的相位变化超过2π，相位图会产生包裹条纹，需要使用传统的相位解包裹算法才能得到实际相位分布，使用双波长干涉技术可以通过两个波长相差较小计算，获得一个远大于两波长的合成波长，扩大不使用额外解包裹算法的范围，从而大大拓展测量范围。
[0004]综上所述，对于物体表面的检测为扩大检测范围多使用多波长测量系统且波长值相差较大，现有的干涉测量系统多是基于马赫曾...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于色散元件的双波长干涉测量方法，其特征在于：低压钠灯光源发出两束不同波长的光束，两条光谱线作为两种入射波长同时进入光路发生干涉；光路结合双波长聚焦镜实现对一次拍摄中两种波长的空间载波频率的分别调整，使用CCD探测器采集到两种波长发生干涉之后的叠加干涉条纹，对采集到的干涉图进行傅里叶变换得到对应的频谱图，分别提取波长的正1级频谱，计算得到两个波长的包裹相位；如果被测量物体的光学高度小于合成波长，则通过两个单波长的包裹相位相减得到合成波长的解包裹相位，进而得到被测量物体的重建三维高度图，实现对被测量物体的大范围高精度高效面形测量。2.基于色散元件的双波长干涉测量方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、钠灯光源发射两种不同波长的光束，经过分光镜将光源发出的光波分为两束，分别进入参考光路与测量光路，参考光路的光束结合双波长聚焦镜对两种波长分别引入不同的空间载波频率，携带有位相差信息的被测光路光波与参考光路的光束分别发生干涉现象；步骤二、采集焦平面处的光强分布，对双波长的叠加光强分布进行傅里叶变换得到双波长的频谱信息，双波长的频谱信息由两种波长的
±
1级频谱和背景光强的零级频谱五部分组成，两种波长的
±
1级频谱包含被测量物体的面形信息；步骤三、分别提取频域中两种波长的﹢1级频谱，通过逆傅里叶变换得到两种波长的包裹相位；若被测样品光学高度小于两种波长的合成波长，通过两包裹相位相减得到被测量物体的面形分布，实现对被测物体表面形貌大范围高效的干涉测量。3.如权利要求2所述的基于色散元件的双波长干涉测量方法，其特征在于：步骤一中，根据光干涉的原理，两相干波面发生干涉时，其干涉光强分布为式中：a(x,y)为干涉图的背景光强；b(x,y)为干涉条纹的幅值调制度；式中：a(x,y)为干涉图的背景光强；b(x,y)为干涉条纹的幅值调制度；为被测波面的相位分布；为参考波前的相位分布；因为式(1)中a(x,y)、b(x,y)均未知，不能直接求解使参考波前在x方向和y方向上倾斜，则干涉条纹在沿与x方向成某个夹角的方向会变得密集，进而在x方向和y方向分别引入空间载频f
x
、f
y
；对两种波长的光束分别引入不同方向的空间载波频率f
x
、f
y
之后，干涉条纹的光强分布表示为：式中：f0为与条纹垂直方向上的空间载波频率，T为干涉条纹的空间周期，干涉条纹的空间周期T以条纹采样像素来表示；根据式(1)(2)分别得到带有x方向空间载波频率的干涉图和带有y方向空间载波频率的干涉图；带有x方向空间载波频率f
x
的干涉条纹的光强分布表示为：带有y方向空间载波频率f
y
的干涉条纹的光强分布表示为：
4.如权利要求3所述的基于色散元件的双波长干涉测量方法，其特征在于：步骤二中，对于带有x方向空间载波频率的干涉条纹，将式(3)改写为复数表达式：I(x,y)＝a(x,y)+c(x,y)exp(j2πf
X
x)+c*(x,y)exp(
‑
j2πf
X
x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中：*表示复共轭，在干涉图区域内，对式(5)中作二维傅里叶变换，有：I(f1,f2)＝A(f1,f2)+C(f1‑
f
X
)+C*(f1+f
X
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，大写字母表示频域中的值，A(f1,f2)为零级频谱的分布函数，C(f1‑
f...
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