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1、中国激光第37卷第5期2010年5月Vol.37,No.5CHINESEJOURNALOFLASERSMay,2010文章编号:025827025(2010)0521338204基于相位偏折术的非球面镜检测方法赵文川苏显渝刘元坤张启灿(四川大学光电科学技术系,四川成都610064)摘要提出一种基于相位偏折术(PMD)的非球面镜检测方法。在条纹屏上显示标准正弦环形条纹,经过被测镜反射后为相机所接收。通过对两次不同位置的条纹平面进行测量,利用相移技术及相位展开技术得到两次位置处的相位分布,从而得到像素点对应的原始光线和偏折光线的位置和方向,确定光线的偏折位置和角度,计算出被测面形的
2、梯度分布,通过数值积分重建被测面形。该方法具有结构简单、成本低、易于实行和动态测量范围较大的特点,可用于加工过程中波前变化范围较大的非球面反射镜精磨和初抛光阶段的检验。数字模拟和实验验证了这一技术的可行性。关键词光学测量;非球面镜;相位偏折术;条纹分析中图分类号O436;TN247文献标识码Adoi:10.3788/CJL20103705.1338TestinganAsphericMirrorBasedonPhaseMeasuringDeflectometryZhaoWenchuanSuXianyuLiuYuankunZhangQican(DepartmentofOpto2El
3、ectronics,SichuanUniversity,Chengdu,Sichuan610064,China)AbstractAmethodbasedonbasicphasemeasuringdeflectometry(PMD)isproposedfortestingtheasphericalmirror,whichusestworeferencescreensindifferentdistancesfromthetestedmirror.Theintensity2modulatedpatternsaregeneratedonthescreensandtheimagesref
4、lectedviathetestedmirrorarerecordedbyacamera.Theoriginalrayofeverypixelanditscorrespondingdeflectedraycanbeconstructedusingtherecordedpatternsandphase2shiftingtechnique.Theirintersectionpointsandthesurfacenormalareobtained.Thenthemirrorsurfaceisreconstructedbynumericalintegration.Theprocedur
5、eforthismethodispresented,andthecomputersimulationandexperimentalresultsareshown.Keywordsopticalmeasurement;asphericmirror;phasemeasuringdeflectometry;fringeanalysis近年来,提出了一种相位偏折术(PMD)实现了1引言对光学反射表面和透明物体波前的测量。在显示器非球面镜能够减少系统中光学元件的数量和提高成像质量。随着光学技术的发展,非球面镜越来越广泛地应用于各种光学系统中,相应的检验方法和仪器已成为当前研究的热点[1～
6、4]。目前通常采用干涉计量技术,而多数干涉仪要求相干照明以及精确设计的光学系统,其测量动态范围也很小,需要制造辅助元件。三维坐标测量仪可以用来进行检测,但是它用测头对被测面进行接触式测量,既费事又费时。上显示标准正弦条纹图,经过被测光学元件后条纹会发生变形。CCD相机拍摄下变形图样,得到相位分布,计算出被测量的梯度分布。由于该方法丢失了高度信息,需要两个相机和复杂的标定过程来进[5～11]行重建被测光学元件表面或波前。本文在相位测量偏折术的基础上,提出了一种非球面镜检测方法。通过对两次不同位置的条纹平面进行测量,由相位分布确定光线的偏折位置和角度,从而计算收稿日期:200920
7、7202;收到修改稿日期:2009207226基金项目:国家自然科学基金(60838002)和中国科学院光电技术研究所基金资助课题。作者简介:赵文川(1983—),男,博士研究生,主要从事光学检测和信息光学等方面的研究。E2mail:zhaowc168298@163.com导师简介:苏显渝(1944—),男,教授,博士生导师,主要从事信息光学和光学三维传感技术等方面的研究。E2mail:xianyusu@mail.sc.cninfo.net(通信联系人)r1=[φ1/(2π)]·p.出被测面
