[发明专利]一种基于多波长和多偏振态的数字全息三维形貌检测装置

权利要求书

1.一种基于多波长和多偏振态的数字全息三维形貌检测装置，包括激光光源、分光及更改偏振态单元、第一光束准直单元、被测物体、第二光束准直单元、光程补偿及光束偏转单元和CMOS相机；

激光光源产生激光1a，激光1a输入至分光及更改偏振态单元；

分光及更改偏振态单元包括可调衰减器、A半波片、偏振分光棱镜、B半波片、第一检偏器、C半波片、第二检偏器；

激光1a经可调衰减器、A半波片后，入射到偏振分光棱镜，被分为两束偏振方向正交的透射光和反射光，其中透射光经B半波片和第一检偏器后形成空间线偏振光2a，进入物光光路；反射光经C半波片和第二检偏器后形成空间线偏振光2b，进入参考光路；

其中，通过调节A半波片改变空间线偏振光2a和2b光强比，通过调节B半波片在0至180度范围内改变透射光的偏振方向，第一检偏器检测并记录透射光的偏振方向，通过调节C半波片在0至180度范围内改变反射光的偏振方向，第二检偏器检测并记录反射光的偏振方向，透射光和反射光的偏振方向相同，检测过程中，以固定的角度间隔多次改变透射光和反射光的偏振方向，在每一个偏振方向下均对被测物体进行一次检测并记录数字全息图，对所得数字全息图均进行数值再现，将所有偏振角度下的再现结果进行叠加平均，得到抑制散斑噪声后的检测结果；

第一光束准直单元和第二光束准直单元具有相同结构，均由空间滤波器和平凸透镜构成；

第一光束准直单元接收透射光，空间滤波器对空间线偏振光2a进行扩束和空间滤波处理后，输出至平凸透镜上，经平凸透镜后输出平行光3a，照明被测物体，被测物体表面反射形成包含三维形貌信息的物光4a，输出至CMOS相机；

第二光束准直单元接收反射光，空间滤波器对空间线偏振光2b进行扩束和空间滤波处理后，输出至平凸透镜上，经平凸透镜后输出入射光束5a，输入光程补偿及光束偏转单元；

光程补偿及光束偏转单元包括直角棱镜、第一平面反射镜和第二平面反射镜；入射光束5a入射至直角棱镜，反向平行出射至第一平面反射镜，经第二平面反射镜输出光束6a，输出至CMOS相机；直角棱镜放置于精密位移台上，能够进行在入射光束5a方向上的前后平移，通过前后平移直角棱镜，调节参考光束的光程，第二平面反射镜放置于一维平移台和二维可调节镜架上，实现一维平移和角度旋转；通过调节第二平面反射镜的位置和角度，调整输出光束6a的角度；

物光4a和输出光束6a在CMOS相机的光敏面发生干涉，形成干涉条纹，CMOS相机进行捕获和记录，得到数字全息图。