一种基于多波长的数字全息三维形貌检测装置

摘要

本发明是一种基于多波长的数字全息三维形貌检测装置。该装置采用数字全息的方法，采用多个波长对三维物体的表面进行表面形貌测量；在光路结构中，以平面光波照明待测物体并收集反射的物光，利用光束偏转器控制参考光与物光的夹角，实现离轴数字全息。为了在保证观测分辨率的同时增大测量范围，可分别以不同波长的光束测量待测物体，并对得到的全息频谱图进行相减迭代处理，进而得到无相位包裹的待测物体三维形貌信息。该装置通过一体化的光学平台使得各光学器件的布局结构紧凑、灵活、稳定，可用于高精度的大高度、高粗糙度的光学元器件、机械转子等机械组件进行在线三维形貌观测。

主权项

一种基于多波长的数字全息三维形貌检测装置，包括激光光源、分光单元、反射镜、第一光束准直单元、光束偏转器、第二光束准直单元、消偏振分光棱镜、五维调整安装平台、CMOS相机；激光光源产生激光1a，激光1a输入至分光单元，激光光源的中心波长范围可调，为635nm‑682nm的单纵模激光；分光单元包括可调衰减器、A半波片、偏振分光棱镜、B半波片；激光1a经可调衰减器、A半波片入射到偏振分光棱镜上被分为两束偏振方向正交的反射光和透射光，反射光经过B半波片后，形成空间光2a，空间光2a进入参考光路，透射光形成空间光2b，进入物光光路；空间光2a输出至反射镜，得到反射光3a，输出至第一准直单元；第一光束准直单元和第二光束准直单元具有相同结构，第一准直单元由空间滤波器和平凸透镜构成，空间滤波器用于对接收到的反射光3a进行扩束处理后，照射至平凸透镜上，经平凸透镜后形成平行光4a输出至光束偏转器；第二准直单元中，空间滤波器用于对接收到的透射光2b进行扩束处理后照射至平凸透镜上，经平凸透镜后形成平行光6a输出至消偏振分光棱镜；光束偏转器用于改变参考光的入射角度，输出平行参考光5a；消偏振分光棱镜将平行参考光5a和物光8a合成一束光，得到光束7b；并且，消偏振分光棱镜接收平行光6a，得到与待测目标表面一致平行照明光7a，直接照射至待测目标表面，得到物光8a；五维调整安装平台包括三维平移台和二维旋转台，通过三维平移台和二维旋转台实现被光测目标的二维姿态调整及被侧面的旋转对准，通过全息图指示调节待测目标使目标位于全息图中央位置；CMOS相机用于捕获记录数字全息图。