[发明专利]一种用于剪切散斑干涉的双旋转光楔空间相移方法

摘要

一种用于剪切散斑干涉的双旋转光楔空间相移方法。针对散斑干涉计量中离面形变的动态测量而设计。在成像光路中加入双孔来引入载频以满足相位提取算法所需的空间相移条件，通过改变两孔的间距以及调节成像透镜与成像面之间的距离可以实现空间相移量大小的控制。在双孔中的任意一孔位置设置旋转可调的双光楔，使经过双孔的两束光线的其中一束发生偏转，从而引起成像面上两个散斑场的相互剪切。通过旋转其中的一个光楔或者令两光楔相对旋转来改变组合双光楔的整体折射角，来实现剪切量大小的调节。

主权项

1.一种用于剪切散斑干涉的双旋转光楔空间相移方法，其特征在于：第1、空间相移条件的引入：利用双孔作为相移元件来引入载频以满足相位提取算法所需的空间相移条件，载频方向为双孔的连线方向，系统的光轴垂直通过双孔连线的中点位置，双孔为两个大小相同的圆孔，其中双孔的孔距、成像透镜与像面之间的距离、照明激光器的中心波长以及CCD的像敏单元尺寸是确定空间相移量的主要参数；所述双孔的孔距d、成像透镜与像面之间的距离D′以及空间相移量δ三者之间的关系确定依据如下：双孔引入空间相移的相移量可表示为δ=2πλdD′x′---(1)]]>其中λ为照明激光器的中心波长，x′为像平面上X′方向上的坐标值；像面上的散斑的平均尺寸通过控制双孔的大小来进行调节，其表达式为σ=1.22λΔ′α---(2)]]>其中D′为成像透镜到像平面的距离，即像距；a为双孔屏上孔的直径，孔的直径应小于双孔中心连线的长度，即双孔的孔距d；第2、剪切量的调节：在双孔中的任意一孔位置放置能够调节旋转的双光楔，令双光楔覆盖其中的一孔；双光楔为相同的两个重叠放置的光楔，由于光楔对光线的偏转作用，分别经过两孔的光线在成像面上呈相互错开的两个像从而形成剪切；通过旋转其中的一个光楔或者令两个光楔相对旋转来改变组合双光楔的整体折射角，来实现剪切量大小的调节；所述剪切量的调节方式中剪切量大小的确定依据如下：对于单个光楔，其偏向角计算公式为θ₀=β(n-1)（3）其中β是光楔的折射角，n为光楔的折射率；将两光楔重叠放置，当两光楔的主截面平行且同向放置时，产生的偏向角为最大值，等于两个光楔偏向角的和；这时将其中一个光楔顺时针旋转90°，另一个光楔逆时针旋转90°，则两光楔的主截面平行反向放置，此时的偏向角为0；而将其中一个光楔旋转另一个反方向旋转则产生的偏向角的表达式为双光楔所产生的总偏向角与单个光楔的偏向角以及两光楔的相对旋转位置相关；确定物面剪切量大小的公式为其中D₀为物面与双孔屏之间的距离，x为物面上任意一点P在X方向上的坐标值，x_偏为来自P点的光线经过双光楔偏转后物面上的等效点P'在X方向上的坐标值。