光學(xué)檢測儀和激光干涉儀
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激光干涉儀大多用于測量光學(xué)元件或其他精密器件的測量,而為了應(yīng)對不同環(huán)境和應(yīng)用的需求,精密光學(xué)加工也越來越:“內(nèi)卷”,因此,對于精密元件的面型測量也出現(xiàn)了很多新技術(shù)。其中動態(tài)干涉儀首當(dāng)其沖。
動態(tài)干涉儀使用獨有的瞬時相位傳感器,即使有振動和環(huán)境噪音,仍能極其精確地測量表面形狀。
經(jīng)典移相式菲索激光干涉儀,有一個移相采樣過程。通過壓電陶瓷推動標(biāo)準(zhǔn)鏡來完成相位移動,即為“移相”。通過算法對CCD采集的不同相位的條紋光強圖計算得出相位(三維高度)圖。
作為測量相位的經(jīng)典方式,自然有著不可替代的方面,移相式激光干涉擁有目前最高的采樣精度以及分辨率。
而擁有最高精度的同時也對測量環(huán)境提出了很高的要求:
(一)環(huán)境的影響
作為移相干涉束的最大限制,對于外界環(huán)境的振動以及空氣湍流極為敏感,因為移相干涉測量的數(shù)據(jù)幀是按時間順序獲取,間隔超過數(shù)百毫秒。在這段采集時間中,振動以及空氣湍流會導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生不可預(yù)測的相移,導(dǎo)致測量精度降低,在環(huán)境惡劣的情況下,甚至無法測量。
(二)被測件的不穩(wěn)定
在長時間的采集時間中,被測件會在卡扣不緊的情況下,發(fā)生微小的移動,對相位的移動造成影響,最終導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。
對于一些在傳統(tǒng)意義上難以或不可能使用時相移位儀器的測量,動態(tài)干涉儀可以輕松的應(yīng)對。動態(tài)系統(tǒng)可以在沒有光學(xué)氣浮平臺的車間里使用,或者在具有嘈雜的泵和空氣處理機(jī)的潔凈室中,仍然能夠完成精確測量。
動態(tài)干涉測量,嚴(yán)格意義上是指多次瞬態(tài)測量的集合,以反映樣品的實時變化。所謂瞬態(tài),則是采用高速微秒級快門,只取一幀干涉條紋圖,在干涉腔的狀態(tài)定格在一瞬間,去除環(huán)境擾動以及被測件不穩(wěn)定帶來的影響。
當(dāng)前市場上,主要有兩種瞬態(tài)采樣及分析方式,基于傾斜條紋載波法,以及偏振移相方式。這兩種方式都可以實現(xiàn),單幀干涉條紋圖的相位解析;都采用了“空間”換“時間”的方法,將經(jīng)典移相過程從時域上轉(zhuǎn)變到了空間域上。
英特飛的動態(tài)干涉儀采用偏振移相的瞬態(tài)采樣方法?;谄窆獾母缮嬖懋a(chǎn)生干涉圖像,利用微偏振陣列對捕獲的干涉圖像進(jìn)行空間編碼,有0、90、180和270度四種相位偏移,從而實現(xiàn)單幀定量相位測量。
高功率的激光器在干涉儀中可以使光路清晰可見,能夠給對點帶來極大的方便,即使測量光路中具有多個反射鏡,也能夠表現(xiàn)出極佳的光斑,以提高條紋對比度。我們的動態(tài)干涉儀激光功率動態(tài)范圍大,最低可至5uw,最高可至33mw。
光斑對比圖
變倍系統(tǒng),可以對干涉成像精準(zhǔn)實時的變倍,使得干涉圖像具有大視野、高分辨率,我們的動態(tài)干涉儀加裝了變倍系統(tǒng)(1X-1.6X),可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整鏡頭的焦距,擴(kuò)大視場,提高分辨率,滿足高精度定位檢測的條件。