[发明专利]一种被测面可旋转的相移干涉仪及测量方法

权利要求书

1.一种被测面可旋转的相移干涉仪的测量方法，所使用的被测面可旋转的相移干涉仪，包括激光发射器、准直镜、分光器、参考镜面、被测镜面、凸透镜、镜面旋转器和CCD相机，其特征在于：所述激光发射器、准直镜、分光器、被测镜面分布与同一轴线上，所述参考镜面和成像镜头分布于分光器的前测和后测，所述镜面旋转器位于被测镜面处；激光发射器的出射光线入射到准直镜，准直镜出射的准直光线通过分光器，一部分光线透射过分光器到达被测镜面，另一部分光线由分光器将其反射到参考镜面，这两束光线都由镜面反射回分光器；参考镜面反射回来的光线透射过分束器，测试面反射回的光线经分光器将其反射，此时，这两束光形成干涉，并穿过凸透镜将光线汇聚到CCD相机；其中镜面旋转器旋转调节被测镜面与垂直面之间的角度；所述的被测镜面为单面反射镜面；

测量方法具体如下：

步骤一：旋转m次镜面旋转器，得到m幅相移的干涉光强I_hm及被测镜面的相移量δ_h；

其中无相移的干涉图光强的表达式为：

式中A为背景光强，B为光强条制度，为被测物体的波前相位；

被测镜面的相移量δ_h的表达式为：

δ_h＝h*tan(θ),

式中h表示被测镜面不同位置相对于最底部的高度值，因此在旋转一个θ角后，其相移量在不同高度处时不一样的，需要对每一个高度的波前相位单独求解；

其相移后的干涉图光强表达式为：

式中m表示被测物体第m次旋转，为第m次旋转后不同高度的光强，是第m次旋转后的被测面某一高度的相移；

步骤二：将得到的4幅干涉条纹图，通过最小二乘的算法，计算出其被侧面形的波前相位

将相移后的干涉图光强表达式展开，得：

由于是需要求得的未知量，上式可写成：

I_hm＝a+bcos(δ_hm)+csin(δ_hm),

式中a＝A，

干涉光强的理论值和实际测量得到的值I_hm之间的误差表示为：

上式中M表示不同的相移量得到的干涉条纹的光强，根据最小二乘的原理：

X＝A^-1B，

式中

X＝[a b c]^T，

求得向量后，其被侧面相位分布为：

2.根据权利要求1所述的一种被测面可旋转的相移干涉仪的测量方法，其特征在于：所述激光发射器是为发射激光为波长为632.8nm的单模激光器。

3.根据权利要求1所述的一种被测面可旋转的相移干涉仪的测量方法，其特征在于：所述镜面旋转器旋转调节被测镜面与垂直面的夹角θ，所述夹角θ的范围为-90°到90°。