用于光学相干层析的旁轴物光共焦滤波方法及探测镜组

摘要

本发明公开了用于光学相干层析的旁轴物光共焦滤波方法及探测镜组。探测镜组由光学共焦滤波光路与旁轴光学干涉光路组合而成，其中旁轴干涉光路由两块部分反射镜和三块全反射镜构成。该方法的特点是探测物光只在共焦滤波光路的旁轴区域内以单一轨迹行进，因此当探测物镜的前焦点位于被测物内部时，只有前焦点的逆向散射光能够达到系统的后焦点，而前焦点以外各点的逆向散射光和被测物表面的反射光均被系统滤除，由此可以消除层析测量的主要噪声来源，使干涉信号的信噪比得到大幅度的提高，测量分辨率和探测深度也得到提高。以该方法及探测镜组装置为核心，可以制成高性能层析干涉测量仪。

主权项

1. 用于光学相干层析的旁轴物光共焦滤波方法，其特征是：该方法采用探测物镜(1)、共焦透镜(4)和针孔滤波器(5)组成共焦滤波光路；共焦滤波光路中的探测物镜(1)、共焦透镜(4)、针孔滤波器(5)以及分别位于探测物镜(1)与共焦透镜(4)之间的共焦滤波光路主光轴两侧的第一平面反射镜(2)、第一部分反射镜(7)、第二平面反射镜(8)、第二部分反射镜(3)、第三平面反射镜(6)和被测物(9)组成旁轴干涉光路；在探测物镜(1)与共焦透镜(4)之间的共焦滤波光路主光轴(14)的一侧设置45°斜置且相互平行的第一平面反射镜(2)和第二部分反射镜(3)，以及与共焦滤波光路主光轴平行的第三平面反射镜(6)；共焦滤波光路主光轴的另一侧设置45°斜置且相互平行的第一部分反射镜(7)和第二平面反射镜(8)；第一平面反射镜(2)与共焦滤波光路的主光轴相割，并使第一平面反射镜(2)的遮光区域超过探测物镜(1)通光孔径的二分之一；利用第一部分反射镜(7)将光源(10)发出的垂直于共焦滤波光路主光轴的平行相干光分成两束，其中一束光为物光，另一束光为参考光；参考光依次经第一部分反射镜(7)反射、第二平面反射镜(8)反射、第二部分反射镜(3)透射、第三平面反射镜(6)反射和第二部分反射镜(3)反射射向共焦透镜(4)，通过共焦透镜(4)后会聚于针孔滤波器(5)的通光孔；物光透过第一部分反射镜(7)射向第一平面反射镜(2)，经第一平面反射镜(2)反射射向探测物镜(1)，被探测物镜(1)汇聚于探测物镜(1)的前焦点，使探测物镜(1)的前焦点处于箱体通光孔外侧的被测物(9)的内部，由前焦点逆向散射的光再次通过探测物镜(1)成为与共焦滤波光路主光轴平行的平行光束，此平行光束中的一部分光按原入射路径返回，被第一平面反射镜(2)遮挡，此平行光束中的其余部分光射向共焦透镜(4)，被共焦透镜(4)会聚于针孔滤波器(5)的通光孔，形成有效物光；有效物光与参考光会聚于针孔滤波器(5)通光孔中心，并发生干涉，形成干涉信号；用光电转换器(11)将干涉信号转换成电信号后送入计算机数字采集分析系统(16)；计算机数字采集分析系统(16)控制三维机械位移调节机构(15)带动探测镜组对被测物(9)作三维连续扫描，得到连续变化的逆散射光干涉信号。