[发明专利]倾斜斐索波数扫描干涉仪

说明书

本发明提供的一种倾斜斐索波数扫描干涉仪，通过半导体激光器、准直调节镜、参考镜、远心镜头、光谱图像采集器和数据处理部件的设置，基于激光电流波数扫描测量原理实现了测量透镜三维轮廓信息，省去了现有干涉仪中使用的分光棱镜或者半透半反射镜，使结构更加简易，具有很好的稳定性；同时，本发明提供的倾斜斐索波数扫描干涉仪使被测镜和参考镜在同一侧，极大的提高了信噪比。

技术领域

本发明涉及非接触式光学元件的检测技术领域，更具体的，涉及一种倾斜斐索波数扫描干涉仪。

背景技术

伴随着科技的发展，透镜作为精密的光学元件，广泛的应用于照相机、投影仪、摄像头、显微镜和望远镜等设备。而透镜的曲面精度与设备的成像质量有着密切的关系，表面精度不合格的透镜会导致像差增大，变焦镜头会出现焦点漂移等问题，所以对透镜表面精度的检测至关重要。

目前，透镜三维轮廓测量的主要方法有结构光技术、相位法、飞行时间法，其中飞行时间法测量精度仅有毫米级，耗时长；结构光技术和相位法系统构建复杂，对投影器件要求高，难以实现高精度轮廓测量。相位法是利用光波干涉原理检测物体表面形貌的，通过测量物体表面形貌调制变化的光程差在整个光场的空间起伏变化。波数扫描技术是最近发展起来的干涉测量方法，1980年日本的ISHII提出半导体激光器波数扫描干涉方案用于测量距离[1]Y.Ishii.Wavelength-Tunable Laser-Diode Interferometer[J].OPTICALREVIEWE,1991,14:293-309.[2]Y.Ishii.Recent developments in laser-diodeInterferometry[J].OPTICS LASERSAND IN ENGIRNEERING,1999,6(4):273-283，2013年XU等人提出单光楔在线波数扫描检测方法J.Xu,Y.Liu,B.Dong等.Improvement ofthe depthresolution in depth-resolved wavenumber-scanning interferometry usingmultiple uncorrelated wavenumber bands[J].APPLIED OPTICS,2013,52(20):4890-4897.，理论上测量精度可达到±λ/5000nm，其中λ为波长。但现有的干涉仪中使用了分光棱镜或者半透半反射镜，结构复杂且测量结果不稳定。

发明内容

本发明为克服现有的干涉仪中使用了分光棱镜或者半透半反射镜，存在结构复杂且测量结果不稳定的技术缺陷，提供一种倾斜斐索波数扫描干涉仪。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

倾斜斐索波数扫描干涉仪，包括半导体激光器、准直调节镜、参考镜、远心镜头、光谱图像采集器和数据处理部件；其中：

所述半导体激光器用于发出相关光；

所述准直调节镜将半导体激光器发出的相关光准直并将调节后的光引导入射至所述参考镜；

相关光在所述参考镜中产生反射，反射光到达所述远心镜头形成第一反射光路；

相关光通过所述参考镜透射到被测透镜，在被测透镜产生反射，反射光达到所述远心镜头形成第二反射光路；

所述半导体激光器、准直调节镜的组合为发射光路；所述远心镜头、光谱图像采集器的组合为接收光路；发射光路和接收光路倾斜产生一定的角度，使所述第一反射光路和所述第二反射光路所述远心镜头汇合而发生干涉，产生干涉光谱；

所述光谱图像采集器用于采集干涉光谱图像；

所述数据处理部件根据采集到的干涉光谱图像计算被测透镜的三维轮廓信息。

上述方案中，本发明提供了一种倾斜斐索波数扫描干涉仪，基于激光电流波数扫描测量原理，实现了测量透镜三维轮廓信息；干涉仪结构简单、操作简易且信噪比高。