matlab移相干涉相位计算方法的研究(2)

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光干涉测试技术是公认的检验光学系统、光学元件和波像差的最有效、最准确的手段之一,是以光的波长为计量单位的一种高精度、高灵敏度的计量测试方法。干涉仪可以高速、非接触地传输被测信息,是高精度光学测量中常用的重要仪器。用于光学系统及零部件波像差与成像质量的评价,实现了实时快速、高精度、多参数、自动化计量测试。随着激光、计算机和集成化光电探测器件的出现与迅速发展,移相干涉术测量技术的日益成熟,光干涉测量技术的自动化程度也越来越高,分辨率可达纳米级,使干涉仪广泛用于平整度、粗糙度测量和质量控制等激光技术的发展，解决了干涉的光源问题，从紫外到红外的不同波段都有相应的激光光源，可研制出适应不同波段的测量的干涉仪。光电探测技术的发展, 提高了干涉仪测量的空间分辩率和相位分辩率, 为干涉仪的数字化提供了手段。而计算机技术、图像处理技术的发展不仅极大的促进了干涉仪的数字化进程，还为各种移相算法的误差分析比较提供了前提，从而可以让人们选出最适合的算法来提高测量精度。

在光学加工业中,对波面检测仪器有着大量的要求,用于满足各种用途、各种形状和各种尺寸的光学元件的波面检测要求,其中波面干涉仪是应用最为广泛、测量精度较高的检测仪器。由于光学元件波面检测精度、检测速率、信息存储等方面的要求,当前更加需要的是数字化的检测仪器。国外在这方面的工作起步早、发展快,已推出了大量应用于各种检测范围和用途的数字波面干涉仪,在国内己有较多用户,如ZYGO公司九十年代生产的MARK-Ⅳ型干涉仪。近年来国内外光学加工业不断发展,对加工元件精度的提高和市场的日益国际化,对高精度的数字波面千涉仪提出了大量的需求,推动了这方面的研制工作的进程,如浙江大学、长春光机所、上海光机所、上海大学、南京理工大学等都在这方面作了大量的工作,向市场推出了具有自主知识产权的仪器。

在过去的二十几年中各种仪器的最大改变或发展在于计算机技术集成到检测系统中,干涉仪也不例外。美国亚列桑那光学中心教授,原Wyko公司总裁J.wyant曾预言说,在今后的十年中,这类仪器在光机方面变化不会很大,光学机械将只占总工作的20%,电子技术占20%,而软件将要占60%,这是相当有道理的。我国的现状与国际水平还是有一定的差距,大约仍有50%或更多的工作仍集中于光机和电子技术上。为赶超国际先进水平,必须重视各种软件的开发和应用,将干涉检测技术提高到新的水平。

与此同时，移相干涉技术在光学元件的测试、全息干涉术[4]、散斑计量[5]、莫尔技术[6]、条纹投影技术[7]、光学轮廓投影仪[8]等方面有了越来越广泛的应用，不仅如此，该技术还可用于形貌测量[9]、粗糙度检测[10]、压力和应力检测[11]、二维及三维物体再现[12]、模式识别[13]等。随着光电技术的发展, 光干涉技术正沿高相位分辨率、高空间分辨率、宽波段和瞬态高速测量的方向发展。近年来发展起来的同步移相干涉术、波长调制移相干涉技术、单幅干涉图分析技术、表面微观轮廓干涉技术等等, 将会在瞬态波前测量、微机械(MEMS)的微结构分等方面有着越来越广泛的应用。

总的来说，现如今对移相干涉术的研究主要集中在两个方面：一是对移相算法的研究；二是分析影响测量精度的各种误差源及对不同误差源进行校正。移相技术作为一种精密的测量方法，其测量精度受到许多因素的影响：包括移相器的标定误差。探测器的非线性和量化误差、光源的不稳定性、机械振动和空气扰动等。对以上误差的限制，一方面可以进行实验方面的改进。另一方面就是对各种误差源造成的波前误差进行理论分析以求找到减小测量误差的最佳算法。分析表明，不同的移相算法针对不同的误差源有不同的校正能力。选择合适的算法能有效地减小误差。