基于两步相移干涉的微表面形貌检测系统

蔡怀宇; 李光耀; 黄战华

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.01.005

基于两步相移干涉的微表面形貌检测系统

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室(天津大学), 天津 300072

作者简介: 蔡怀宇(1965-),女,教授,主要研究从事信息光学、光电技术及仪器与图像处理等方面的教学和科研工作。E-mail:hycai@tju.edu.cn.

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(61275009);高等学校博士点基金资助项目(20110032120059)
中图分类号: TN247

Microsurface profile measurement system based on two-step phase-shifting interference

1.
Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology(Tianjin University)of Ministry of Education, College of Precision Instrument and Optoelectronics Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
CLC number: TN247

摘要: 为了精确稳定地测量物体微表面形貌,设计了一种基于改进迈克尔逊结构的空间两步相移干涉系统。该系统在泰曼-格林偏振干涉仪的基础之上,使用改进的迈克尔逊结构实现分光,采用偏振方向分别为0和45的两偏振片作为相移器件,在单个CCD相机中同时记录两幅具有90相移的干涉图像,然后由离散希尔伯特变换法提取相位,获取物体表面形貌信息。搭建了两步相移干涉光路,并通过对玻璃平板表面的检测,验证了该系统的可行性。结果表明,在实验室环境下系统重复测量结果的均方根误差小于0.02,在实际微表面测量中具有良好的稳定性。
- 测量与计量 /
- 空间相移干涉 /
- 迈克尔逊结构 /
- 希尔伯特变换 /
- 测量重复性
Abstract: To measure microsurface profile of an object, a spatial two-step phase-shifting interferometer was proposed based on an improved Michelson architecture. Based on a Tyman-Grean polarization interferometer, the improved Michelson architecture was used as beam-splitting unit, two linear polarizing plates with polarization direction of 0 and 45 were taken as phase-shifting elements. The interferometer can simultaneously capture two interferograms with phase shift of 90 with a single CCD camera. Phases were extracted and surface topography information was obtained by discrete Hilbert transform. A two-step phase-shifting interferometer was set up and glass plate surface was measured to verify the feasibility of this system. In the laboratory environment, the root mean square error of measurement results was less than 0.02. The system can be used in measurement of microsurface profile and has good stability.
- measurement and metrology /
- spatial phase-shifting interference /
- Michelson architecture /
- Hilbert transform /
- testing repeatability

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