[发明专利]一种中阶梯光栅拼接方法和系统

权利要求书

1.一种中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述方法应用于中阶梯光栅拼接系统，所述系统设置于转台上，所述系统包括光源、分束镜、拼接机构、剪切板和图像采集单元；所述拼接机构上安装有平面反射镜或拼接光栅；所述拼接光栅为第一光栅和第二光栅；所述光源发出的光束经由分束镜分为第一光束和第二光束，第一光束进入所述拼接机构，第二光束经由所述剪切板反射后被所述图像采集单元所捕捉；

所述方法包括以下步骤：

在所述拼接机构上安装平面反射镜，并通过所述第一光束对应的反射光来标定转台旋转零点，同时记录此时的条纹周期，并计算图像采集单元拍摄到的条纹周期对应的像素数与实际长度的比例；

从所述拼接机构上拆下所述平面反射镜，并在所述拼接机构上安装拼接光栅，旋转所述转台至第一预设角度，测量所述剪切板的屏幕上的当前条纹的斜率，根据斜率计算第一误差Δθy，控制促动器对所述第一误差Δθy进行第一校准，记录第一校准后的当前条纹周期vp1；

将转台旋转至第二预设角度，记录旋转后的条纹周期vp2，并根据条纹周期vp1和条纹周期vp2计算第二误差Δθx和第三误差Δθz，控制促动器对所述第二误差Δθx和第三误差Δθz进行第二校准，记录当前条纹错位Δφ2；

将转台旋转回第一预设角度，记录此时条纹错位Δφ1，根据所述条纹错位Δφ2和条纹错位Δφ1计算第四误差Δx和第五误差Δz，控制促动器对所述第四误差Δx和第五误差Δz进行第三校准；

其中，所述第一误差Δθy为所述拼接光栅绕Y轴方向的旋转误差，所述第二误差Δθx为所述拼接光栅绕X轴方向的旋转误差，所述第三误差Δθz为所述拼接光栅绕Z轴方向上的旋转误差，所述第四误差Δx为所述拼接光栅沿坐标X轴方向上的位移误差，所述第五误差Δz为所述拼接光栅沿坐标Z轴方向上的位移误差。

2.如权利要求1所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，

所述第一误差Δθy、第二误差Δθx、第三误差Δθz、第四误差Δx和第五误差Δz满足以下公式：

其中，λ表示波长，α表示光栅入射角，β表示衍射角，φ_z表示沿传播方向的相位错位，dφ/dx和dφ/dy表示波前的相位梯度，Δθx、Δθy、Δθz为两光栅绕三个坐标轴的旋转误差。

3.如权利要求2所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述条纹周期包括干涉条纹在u方向上的周期和干涉条纹在v方向上的周期；计算公式如下：

其中，v_p为干涉条纹在u方向上的周期，u_p为干涉条纹在v方向上的周期，θx、θy、θz为两光栅的三维旋转角度，θt为剪切板的角度。

4.如权利要求2所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述条纹错位Δφ2和条纹错位Δφ1是指干涉条纹在u方向上的错位，计算公式如下：

5.如权利要求3所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述斜率计算公式如下：

6.如权利要求1所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述第一预设角度为-36级的littrow角64.137°。

7.如权利要求1所述的中阶梯光栅拼接方法，其特征在于，所述第二预设角度为-37级littrow角67.644°。

8.一种中阶梯光栅拼接系统，其特征在于，所述系统设置于转台上，所述系统包括光源、分束镜、拼接机构、剪切板和图像采集单元；所述拼接机构上安装有平面反射镜或拼接光栅；所述光源发出的光束经由分束镜分为第一光束和第二光束，第一光束进入所述拼接机构，第二光束经由所述剪切板反射后被所述图像采集单元所捕捉；

所述中阶梯光栅拼接系统用于执行如权利要求1-7任一项所述的方法步骤。