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一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201310571673.8

申请日:

2013.11.13

公开号:

太阳城集团CN103630086A

公开日:

2014.03.12

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01B 11/24申请日:20131113|||公开
IPC分类号: G01B11/24 主分类号: G01B11/24
申请人: 华南师范大学
发明人: 吕晓旭; 张望平; 费蕾寰; 赵晖; 钟丽云
地址: 510006 广东省广州市大学城华南师范大学大学城校区理4栋太阳城集团光电子科技学院
优先权:
专利代理机构: 广州知友专利商标代理有限公司 44104 代理人: 宣国华
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310571673.8

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2017.03.15|||2014.04.09|||2014.03.12

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法,通过相移方法用单色CCD同时采集双波长混合相移干涉条纹图,从采集到的双波长混合相移干涉条纹图中分别提取两个单波长的包裹相位,继而通过两个单波长包裹相位相减计算出合成波长相位,得到合成波长相位太阳城集团,这个合成波长下的相位太阳城集团即为连续的相位分布,反映被测物体表面真实的三维形貌。本发明实现了仅需对混合干涉条纹图进行一次相移,而不必对两个波长分别进行相移,可应用于阶梯、凹槽等具有突变的微结构表面的三维形貌测量;测量方法简单、测量范围大、精度高、测量实时高效快捷。

权利要求书

权利要求书
1.  一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法,其特征在于包含以下步骤:
步骤一:由单色CCD同时采集双波长λ1、λ2混合干涉的N幅被测物体相移干涉条纹图;对采集到的N幅被测物体相移干涉条纹图进行裁剪处理,裁剪出需要提取单波长相位的子区域,每一幅子区域大小为R×S像素,N幅子区域记为i1,i2,i3,……in,……iN;
步骤二:获得N幅子区域中第(r,s)个像素点处不同时刻的光强变化曲线,其中0≤r≤R,0≤s≤S;对该像素点不同时刻的光强构成的矩阵I(r,s,n)做快速傅里叶变换;快速傅里叶变换后将得到一个维数同样为1×N的频谱矩阵其中fs为空间频率;n表示混合干涉条纹图子区域的序号,n可取1,2,3,…,N。
步骤三:根据快速傅里叶变换后的幅度谱,得到五个不同的谱峰位置,由左至右依次为对应空间频率fs=-fsλ1谱峰、fs=-fsλ2的谱峰、混合零级谱峰、fs=fsλ2谱峰和fs=fsλ1的谱峰;根据谱峰幅值的大小找到不同波长所对应的空间频率位置,取fsλ1和fsλ2处谱峰的位置,求出谱峰fsλ1处的复角,即为干涉图中第(r,s)个像素点处λ1所对应的相位,谱峰fsλ2处的复角,即为第(r,s)个像素点处λ2所对应的相位;
步骤四:重复步骤二、三,依次计算出对应于波长λ1的所有相位,存入大小为R×S像素的矩阵Wλ1(r,s)中,得到单波长λ1下的包裹相位图;依次计算出对应于波长λ2的所有相位,存入大小为R×S像素的矩阵Wλ2(r,s)中,得到单波长λ,2下的包裹相位图;
步骤五:将单波长λ1的包裹相位图Wλ1(r,s)与单波长λ2的包裹相位图Wλ2(r,s)按对应位置相减,即得到合成波长下的相位图Wλ1λ2;这个合成波长下的相位太阳城集团即为连续的相位分布,反映被测物体表面真实的三维形貌或物理量分布情况。

2.  根据权利要求1所述的一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法,其特征在于步骤二中光强变化曲线的获取过程:依次取出每一幅裁剪后的子区域中的第(r,s)个像素点的光强值i1(r,s),i2(r,s),i3(r,s),……in(r,s),……iN(r,s);将这些取出的光强值存入一个维数为1×N的矩阵I(r,s,n)中,即可 获得N幅子区域中第(r,s)个像素点处不同时刻的光强变化曲线。

3.  根据权利要求1或2所述的一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法,其特征在于所采集被测物体混合干涉条纹图数量N满足N≥6λ2/|λ1-λ2|。

4.  根据权利要求3所述的一种基于单色CCD的双波长同时相移干涉测量方法,其特征在于所述被测物体相移干涉条纹图选用双波长相移同轴马赫曾德干涉测量系统生成。

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