[发明专利]一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法

权利要求书

1.一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法，其特征在于，包括分别发出红、绿、蓝色光的三个激光器，三个所述激光器发出的三束激光分别经过稳频合束单元(4)合并为一束，再经过汇聚透镜(5)汇聚到针孔衍射板(6)上，衍射产生的高精度球面波分作检测波面和参考波面两部分，检测波面为被测件(11)反射至针孔衍射板(6)，由针孔衍射板(6)再次反射而与参考波面干涉，两相干光形成的干涉图像经成像镜组(7)为3CCD(8)所采集，所述3CCD(8)与计算机(9)连接，通过红绿蓝三个激光同时进行衍射干涉，并同时获取三幅干涉图像，由迭代的方法求解干涉图像，采用统计的方法和中国余数定理获取迭代初值，最终得到相位，包括以下步骤：

S1、选定红绿蓝三个波长，确定实数因子M和距离d的可测范围，由红绿蓝三个波长λ_i，i＝1,2,3，确定实数因子M和一组互质数Γ_L，其中，L为所用波长的个数，根据λ₁＝MΓ₁、λ₂＝MΓ₂、λ₃＝MΓ₃，确定距离d的可测范围为d＜MΓ₁Γ₂…Γ_L；

S2、对步骤S1选定的三个波长的光进行衍射干涉，单次采集获得三幅干涉图像；

S3、沿被测镜光轴小范围移动被测镜，进行多次测量；

S4、根据步骤S3获得的大量干涉图像的光强数据获得B和C的迭代初值；

S5、将B和C的迭代初值代入干涉模型方程，获得反余弦函数在[0,π]的解；

S6、利用中国余数定理求得d的闭式解，即d的迭代初值；

S7、将B,C,d代入方程，利用迭代关系式进行迭代求解，求得距离d即相位值。

2.根据权利要求1所述的一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法，其特征在于，步骤S2中，略去位置变量(x,y)后，两相干光I₁、I₂的光强分布为：

其中，B表示平均光强，B＝I₁+I₂，I_i表示第i个波长下的干涉图光强，λ_i表示波长，i＝1,2,3。

3.根据权利要求1所述的一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法，其特征在于，步骤S4中，距离d的随机变化使得相位φ服从0～2π的均匀分布，B⁽⁰⁾和C⁽⁰⁾分别为：

B⁽⁰⁾＝E(I_i)

D(I_i)＝C⁽⁰⁾²/2

其中，B⁽⁰⁾表示B的迭代初值，C⁽⁰⁾表示C的迭代初值，E和D分别表示期望和方差，I_i表示第i个波长下的干涉图光强，i＝1,2,3。

4.根据权利要求1所述的一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法，其特征在于，步骤S5中，设第k步迭代的近似解为B^(k)、C^(k)、d^(k)，将步骤S2中两相干光的光强分布公式的左边用多元函数的泰勒级数在B^(k)、C^(k)、d^(k)处展开：

其中，i＝1,2,3，ΔB^(k)＝B-B^(k),ΔC^(k)＝C-C^(k),Δd^(k)＝d-d^(k)。

5.根据权利要求4所述的一种用于点衍射测量系统的多波长干涉相位检测方法，其特征在于，根据所述展开公式得到B,C,d值为：