[发明专利]基于计算全息的自由曲面三维形貌的测量方法

摘要

一种基于计算全息的自由曲面三维形貌的测量方法，根据自由曲面的数学模型，生成具有理想自由曲面波前的计算全息；将实际待测自由曲面进行全息记录；对介质所记录的全息图经过电荷耦合器件抽样得到数字全息图；对数字全息图和计算全息分别进行数字再现，得到待测自由曲面和CGH的波前信息，并将两个波前进行相干叠加，得到干涉图；对干涉图进行相位计算，得到理想自由曲面和待测自由曲面的相位；根据计算得到的相位计算得到每个象素点的高度信息；得到自由曲面三维形貌。本发明通过本测量方法为非接触式光学测量方法，避免了损坏待测自由曲面表面，测量范围和测量对象不受限制，精度高，可实现准实时检测，该方法能够为自由曲面的精密加工提供精确数据。

主权项

1.一种基于计算全息的自由曲面三维形貌的测量方法，该方法包括以下步骤：根据自由曲面的数学模型，生成具有理想自由曲面波前的计算全息CGH；将光源(1)，分光镜(2)，参考镜(3)，两组扩束准直透镜(4)和(5)，被测的自由曲面(7)和记录介质(6)组成全息记录光路；介质所记录的全息图经过电荷耦合器件抽样得到数字全息图；对数字全息图和计算全息，分别进行数字再现，得到待测自由曲面和CGH的波前信息，并将这两个波前进行相干叠加，得到干涉图；进行相位计算，得到理想自由曲面和待测自由曲面的相位差值$\mathrm{\φ}(x,y)=\arctan \frac{\mathrm{Re}(x,y)}{\mathrm{Im}(x,y)}$式中Re(x，y)，Im(x，y)分别对应干涉图中某点的复振幅的实部和虚部；根据计算得到的相位差值计算得到每个象素点的高度信息；每个象素点的高度信息再加上相应的理想高度信息，就得到实际待测自由曲面的三维形貌。