[发明专利]基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量方法及其装置

权利要求书

1.一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将两个显示屏、合光器件、分束器、待测大口径凹镜面与彩色相机按共光路结构放置，两个显示屏和彩色相机均位于待测镜面的焦平面处，彩色相机聚焦于待测镜面；

（2）计算机按条纹图像编码方法沿两个正交方向分别编码生成红色和蓝色双频条纹图像，分别传输至两个显示屏同步显示；显示屏上的显示信号经合光器件输出彩色双频条纹图，由分束器反射至待测镜面表面；待测镜面反射的目标变形条纹图经分束器后由彩色相机接收，传输至计算机；

（3）计算机对获得的目标变形条纹图像进行解调，得到与待测镜面面形对应的绝对相位分布；

（4）依据步骤（3）得到的绝对相位分布，结合相位一致性约束和标定的系统结构参数，得到两个正交方向上待测镜面面形的梯度分布；再经积分重构得到待测镜面的三维面形分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量方法，其特征在于：所述的条纹图像编码方法，采用时域双频唯一性编码方法。

3.根据权利要求2所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量方法，其特征在于：所述的时域双频唯一性编码方法，采用时域相移双频正弦条纹的唯一性编码方法，在两个显示屏上分别同步显示水平和垂直两个方向上的红色和蓝色相移双频正弦条纹图像，通过合光器件合成相移彩色双频正弦条纹图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量方法，其特征在于：所述的条纹图像编码方法，采用时域相移双频正弦条纹的唯一性编码方法，单幅红色或蓝色条纹图中包含同方向的高低两种不同频率的条纹，低频条纹的空间频率为单位基频，高频条纹的空间频率为低频条纹的整数倍；时域相移条纹图像为等步长移相，高频条纹的每步相移量为，低频条纹的每步相移量为，总相移步数；所述的目标变形条纹图像的解调处理方法为采用最小二乘N步相移解调算法，计算得到双频截断相位；经双频相位展开，得到变形的高频条纹图像中与待测镜面面形对应的绝对相位分布。

5.一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量装置，其特征在于：它包括两个显示屏、合光器件、分束器、彩色相机、图像输出器和目标图像处理器；所述的两个显示屏分别位于合光器件的两个端面；两个显示屏、合光器件、分束器、待测镜面与彩色相机形成共光路结构，显示屏和彩色相机均位于待测镜面的焦平面位置，彩色相机聚焦于待测镜面；所述的图像输出器将沿两个正交方向分别编码的红色和蓝色双频条纹图像分别传输至两个对应的显示屏上同步显示，显示屏上的显示信号再经合光器件输出彩色双频条纹图，由分束器反射至待测镜面表面，经待测面反射的变形条纹图通过分束器后由彩色相机接收，传输至目标图像处理器，经数据处理，得到待测镜面的三维面形分布。

6.根据权利要求5所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量装置，其特征在于：所述的合光器件为分别透过/反射红色和蓝色光信号的合光棱镜。

7.根据权利要求5所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量装置，其特征在于：所述的分束器为工作在红色和蓝色波段的半透半反镜。

8.根据权利要求5所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量装置，其特征在于：所述的彩色相机为彩色三芯片面阵CCD或CMOS相机。

9.根据权利要求5所述的一种基于彩色双频条纹反射的大口径凹镜面面形的测量装置，其特征在于：所述的显示屏为LCD液晶显示屏或空间光调制器。