[发明专利]傅立叶变换偏转测量系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于光学检验相位和振幅对象的偏转测量系统和方法。

当折射对象被照亮时，根据该对象的形状和折射率，穿越的波阵面受到影响。光的强度也受到传输该对象的影响。同样地；当光在反射对象上反射时，对象反射面的形状将影响反射的波阵面以及对象的反射率将影响反射光的强度。因而可以确定折射或反射对象的光学特性。

在光学产业中，对检验员来说能够尽可能精确、完整和自动地确定产品的光学特性是至关重要的。特别是，随着具有复曲率的特制矫正眼镜或隐形眼镜的发展，能够控制每一个镜片都符合它的特定标准是非常重要的。

类似的检验方法也用于其他领域，例如用于半导体晶片、平玻璃板、塑料板等的检验，在这些领域中光反射和/或折射对象的形状和/或表面粗糙度需要精确和高效的检验。

在先已经公开了几种用于折射和/或反射对象的光学表征的系统和方法。它们可以被分类，尤其根据它们是否提取与波阵面相关的信息，该信息如波阵面的一阶导数，例如它的斜率，或者波阵面的二阶导数，例如它的曲率。

属于第一类的系统和方法包括用Michelson、Mach-Zendher或者Fuzeau干涉仪或者其他类型的干涉仪所实现的直接干涉测量法，其中待分析的波阵面与无像差的参考波阵面发生干涉，所述参考波阵面可以是球面的，平面的或非球面的。这样的系统和方法的深入评论在Daniel Malacara的《Optical Shop Testing》第二版，John Wiley & Sons有限公司，New York，1992，ISBN 0-471-52232-5中被公开。

这一类中的另一种技术是在国际专利申请WO 00/20929中所公开的数字化全息摄影术。

属于第一类的这些系统和方法的主要缺点是它们需要易受光学噪音捕获的相干光，还需要参考波阵面，而且它们在动态范围内特别受限。

大多数现有的光学表征系统和方法可能是属于第二类的系统和方法。这一类包括Hartmann测试，Foucault测试，Ronchi测试，微分干涉差显微镜(DIC)，剪切干涉测量法，侧向位移干涉测量法，Talbot moiré法，Shack-Hartmann测试，偏转测量法，莫尔(moiré)偏转测量法，移相纹影法，和扫描偏转测量法等等。它们中的一些已经公开在上述的书《Optical Shop Testing》中。

与第一类的那些技术相比，这些技术具有以下优点：接收更大的波阵面失真，即更大的动态范围，并且不需要参考波阵面。但是，这种程度的动态范围通常是以灵敏度为代价的。这些技术的另一缺点在于：得出波阵面需要对通过这些方法获取的导数信号作积分。这例如在C.Elster，I.”Solution to the shearing problem”，Appl.Opt.，38(1999)5024-5031页中被论述。