本發(fā)明屬于光干涉測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

泰曼型干涉儀采用被測(cè)光束與參考光束的分光路設(shè)計(jì)，與斐索型共光路干涉儀相比，泰曼型干涉儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。目前，泰曼型同步移相干涉儀的主要是采用偏振干涉技術(shù)，相比于時(shí)間移相干涉測(cè)試技術(shù)，它能夠在同一時(shí)間、不同空間位置獲得多幅移相干涉圖，有效地抑制了振動(dòng)、空氣擾動(dòng)等時(shí)變因素的影響。泰曼型同步移相干涉儀的基本結(jié)構(gòu)是通過前置輔助組件產(chǎn)生兩束偏振態(tài)正交的光，經(jīng)偏振分光棱鏡分別引入到參考臂和測(cè)試臂，在參考臂和測(cè)試臂放置相位延遲片，改變?cè)贩祷睾髤⒖脊夂蜏y(cè)試光的偏振態(tài)，經(jīng)偏振分光棱鏡出射的兩束正交偏振光無法形成干涉場(chǎng)，需在后續(xù)光路中通過輔助組件，產(chǎn)生多幅偏振移相干涉圖。然而其偏振移相采集模塊的制作相對(duì)困難且成本高，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而導(dǎo)致儀器成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種精度高、成本低、方便實(shí)用、可小型化的泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀及其測(cè)量方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)解決方案為：一種泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀，其特征在于，包括：點(diǎn)光源及其分光組件、主干涉儀和分光成像組件，由點(diǎn)光源發(fā)出的球面波經(jīng)分光組件分成四束后進(jìn)入主干涉儀，最后通過分光成像組件在一個(gè)CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖，其中：

所述點(diǎn)光源及其分光組件用于產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波；

所述主干涉儀為泰曼型干涉儀，使從參考面反射回的參考光和測(cè)試面反射回的測(cè)試光形成干涉場(chǎng)；

所述分光成像組件用于將四個(gè)光源分別經(jīng)參考面與測(cè)試面反射產(chǎn)生的干涉場(chǎng)在CCD靶面上分開，并且使得CCD靶面與測(cè)試面共軛。

進(jìn)一步地，所述分光組件包括順次共光軸設(shè)置的第一準(zhǔn)直物鏡、棋盤光柵、第一會(huì)聚物鏡和孔徑光闌，所述孔徑光闌濾出棋盤光柵的(±1，±1)級(jí)四束衍射光，并且濾除其它級(jí)次衍射光，所得的四束衍射光復(fù)振幅相同，并且分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，該正方形位于第一會(huì)聚物鏡的焦面，但中心不在主干涉儀的光軸上，該正方形的邊長(zhǎng)d即相鄰發(fā)散球面波的橫向錯(cuò)位距離，d由棋盤光柵與第一會(huì)聚物鏡確定：

d＝2f₁λ/Λ

其中，f₁為第一會(huì)聚物鏡的焦距，λ為入射光波長(zhǎng)，Λ為棋盤光柵的光柵周期。

進(jìn)一步地，所述主干涉儀包括共光軸設(shè)置的第二準(zhǔn)直物鏡、分光棱鏡、參考面和測(cè)試面，由點(diǎn)光源發(fā)出的球面波經(jīng)分光組件分成四束后進(jìn)入主干涉儀，進(jìn)入主干涉儀的四束光分別由第二準(zhǔn)直物鏡擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡后，分別通過參考面和測(cè)試面，其中每束光分別被參考面和測(cè)試面反射形成參考光和測(cè)試光，參考光和測(cè)試光沿原路返回并分別經(jīng)分光棱鏡透射和反射，進(jìn)入分光成像組件。

進(jìn)一步地，所述分光成像組件包括順次共光軸設(shè)置的第二會(huì)聚物鏡、透鏡陣列、成像物鏡、CCD，所述透鏡陣列位于第二會(huì)聚物鏡的焦面；

經(jīng)參考面與測(cè)試面反射回來的四組參考光與測(cè)試光，分別經(jīng)過透鏡陣列中各個(gè)透鏡的物方主點(diǎn)，成像物鏡將經(jīng)過透鏡陣列的四組參考光與測(cè)試光準(zhǔn)直成平行光，該平行光在CCD的靶面上形成四個(gè)分開的光斑。

進(jìn)一步地，所述透鏡陣列為2×2負(fù)透鏡陣列，每個(gè)負(fù)透鏡的焦距f₂滿足f₂＝-dF_#，其中d為相鄰發(fā)散球面波的橫向錯(cuò)位距離，F(xiàn)_#為主干涉儀中第二準(zhǔn)直物鏡的F數(shù)。

進(jìn)一步地，所述成像物鏡的前焦面與透鏡陣列的像方主面重合，成像物鏡的焦距f₃滿足f₃≤LF_#/2，其中L為CCD靶面的寬度。

進(jìn)一步地，所述CCD的靶面與主干涉儀中測(cè)試面共軛，CCD的靶面與成像物鏡像方主面之間的距離l為

一種基于權(quán)利要求1所述泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，點(diǎn)光源通過分光組件產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波，該四個(gè)發(fā)散球面波分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，該正方形的中心不在主干涉儀的光軸上，將被測(cè)件置于主干涉儀中作為測(cè)試面，調(diào)整測(cè)試面使測(cè)試光與參考光的光程，使得CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖；

步驟2，令x、y分別為所述正方形中心與主干涉儀光軸之間距離在水平、豎直方向上的投影長(zhǎng)度，且滿足或者調(diào)節(jié)測(cè)試臂與參考臂長(zhǎng)的差值D為或者得到相移量依次遞增π/2的四幅干涉圖，其中f₄為主干涉儀中準(zhǔn)直物鏡的焦距，k＝2π/λ為波矢，λ為入射光波長(zhǎng)；

步驟3，從一幀CCD圖像上提取出四幅干涉圖，通過移相算法對(duì)四幅干涉圖進(jìn)行處理，恢復(fù)出測(cè)試面的面形或波像差。

進(jìn)一步地，步驟1所述CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖，忽略常數(shù)相移因子-2Dk，每幅干涉圖的相移量δ(r)滿足：

δ(r)＝Dk(r/f₄)²

其中，D為參考臂與測(cè)試臂長(zhǎng)的差值，k＝2π/λ為波矢，為發(fā)散球面波到主干涉儀光軸之間的錯(cuò)位距離，f₄為主干涉儀中準(zhǔn)直物鏡的焦距。

進(jìn)一步地，步驟3所述移相算法為隨機(jī)移相算法或者四步移相算法。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：(1)可實(shí)現(xiàn)泰曼同步移相干涉測(cè)量；(2)僅用一個(gè)普通點(diǎn)光源即可實(shí)現(xiàn)移相，成本較低；(3)無需其它偏振元件，結(jié)構(gòu)緊湊；(4)測(cè)試過程簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，對(duì)環(huán)境的要求較低，使測(cè)試更容易實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀用于測(cè)量球面鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是點(diǎn)光源存在橫向偏移導(dǎo)致準(zhǔn)直光產(chǎn)生傾斜的光路示意圖。

圖4是傾斜光入射在干涉光場(chǎng)間引入相移的示意圖。

圖5是四個(gè)點(diǎn)光源與準(zhǔn)直物鏡焦點(diǎn)的相對(duì)位置示意圖。

圖中：1、點(diǎn)光源；2、分光組件；3、第一準(zhǔn)直物鏡；4、棋盤光柵；5、第一會(huì)聚物鏡；6、孔徑光闌；7、第二準(zhǔn)直物鏡；8、分光棱鏡；9、參考面；10、測(cè)試面；11、分光成像組件；12、第二會(huì)聚物鏡；13、透鏡陣列；14、成像物鏡；15、CCD。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀，其特征在于，包括：點(diǎn)光源1及其分光組件2、主干涉儀和分光成像組件11，由點(diǎn)光源1發(fā)出的球面波經(jīng)分光組件2分成四束后進(jìn)入主干涉儀，最后通過分光成像組件11在一個(gè)CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖，其中：

(1)所述點(diǎn)光源1及其分光組件2用于產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波；

所述分光組件2包括順次共光軸設(shè)置的第一準(zhǔn)直物鏡3、棋盤光柵4、第一會(huì)聚物鏡5和孔徑光闌6，所述孔徑光闌6濾出棋盤光柵4的(±1，±1)級(jí)四束衍射光，并且濾除其它級(jí)次衍射光，所得的四束衍射光復(fù)振幅相同，并且分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，該正方形位于第一會(huì)聚物鏡5的焦面，但該正方形的中心不在主干涉儀的光軸上，該正方形的邊長(zhǎng)d即相鄰發(fā)散球面波的橫向錯(cuò)位距離，d由棋盤光柵4與第一會(huì)聚物鏡5確定：

d＝2f₁λ/Λ

其中，f₁為第一會(huì)聚物鏡5的焦距，λ為入射光波長(zhǎng)，Λ為棋盤光柵4的光柵周期。

(2)所述主干涉儀為泰曼型干涉儀，使從參考面反射回的參考光和測(cè)試面反射回的測(cè)試光形成干涉場(chǎng)；

所述主干涉儀包括共光軸設(shè)置的第二準(zhǔn)直物鏡7、分光棱鏡8、參考面9和測(cè)試面10，由點(diǎn)光源1發(fā)出的球面波經(jīng)分光組件2分成四束后進(jìn)入主干涉儀，進(jìn)入主干涉儀的四束光分別由第二準(zhǔn)直物鏡7擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡8后，分別通過參考面9和測(cè)試面10，其中每束光分別被參考面9和測(cè)試面10反射形成參考光和測(cè)試光，參考光和測(cè)試光沿原路返回并分別經(jīng)分光棱鏡8透射和反射，進(jìn)入分光成像組件11。

(3)所述分光成像組件11用于將四個(gè)光源分別經(jīng)參考面與測(cè)試面反射產(chǎn)生的干涉場(chǎng)在CCD靶面上分開，并且使得CCD靶面與測(cè)試面共軛。

所述分光成像組件包括順次共光軸設(shè)置的第二會(huì)聚物鏡12、透鏡陣列13、成像物鏡14、CCD15，所述透鏡陣列13位于第二會(huì)聚物鏡12的焦面；經(jīng)參考面與測(cè)試面反射回來的四組參考光與測(cè)試光，分別經(jīng)過透鏡陣列13中各個(gè)透鏡的物方主點(diǎn)，成像物鏡14將經(jīng)過透鏡陣列13的四組參考光與測(cè)試光準(zhǔn)直成平行光，該平行光在CCD15的靶面上形成四個(gè)分開的光斑。

所述透鏡陣列13為2×2負(fù)透鏡陣列，每個(gè)負(fù)透鏡的焦距f₂滿足f₂＝-dF_#，其中d為相鄰發(fā)散球面波的橫向錯(cuò)位距離，F(xiàn)_#為主干涉儀中第二準(zhǔn)直物鏡7的F數(shù)。

所述成像物鏡14的前焦面與透鏡陣列13的像方主面重合，成像物鏡14的焦距f₃滿足f₃≤LF_#/2，其中L為CCD15靶面的寬度。

所述CCD15的靶面與主干涉儀中測(cè)試面10共軛，CCD15的靶面與成像物鏡14像方主面之間的距離l為

本發(fā)明基于泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀的測(cè)量方法，包括以下步驟：

步驟1，點(diǎn)光源通過分光組件產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波，該四個(gè)發(fā)散球面波分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，該正方形的中心不在主干涉儀的光軸上，將被測(cè)件置于主干涉儀中作為測(cè)試面，調(diào)整測(cè)試面使測(cè)試光與參考光的光程大致相等，使得CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖；所述CCD上同時(shí)獲取四幅相移干涉圖，忽略常數(shù)相移因子-2Dk，每幅干涉圖的相移量δ(r)滿足：

δ(r)＝Dk(r/f₄)²

其中，D為參考臂與測(cè)試臂長(zhǎng)的差值，k＝2π/λ為波矢，為發(fā)散球面波到主干涉儀光軸之間的錯(cuò)位距離，f₄為主干涉儀中準(zhǔn)直物鏡的焦距。

步驟2，令x、y分別為所述正方形中心與主干涉儀光軸之間距離在水平、豎直方向上的投影長(zhǎng)度，且滿足或者調(diào)節(jié)測(cè)試臂與參考臂長(zhǎng)的差值D為或者得到相移量依次遞增π/2的四幅干涉圖，其中f₄為準(zhǔn)直物鏡的焦距，k＝2π/λ為波矢，λ為入射光波長(zhǎng)；

步驟3，從一幀CCD圖像上提取出四幅干涉圖，通過移相算法對(duì)四幅干涉圖進(jìn)行處理，恢復(fù)出測(cè)試面的面形或波像差；所述移相算法為隨機(jī)移相算法或者四步移相算法。

實(shí)施例1

本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀光路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括了，

1)點(diǎn)光源1及其分光組件2用于產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波。分光組件包括第一準(zhǔn)直物鏡3、棋盤光柵4、第一會(huì)聚物鏡5、孔徑光闌6。點(diǎn)光源1經(jīng)過第一準(zhǔn)直物鏡3與棋盤光柵4后產(chǎn)生多個(gè)衍射級(jí)次，經(jīng)會(huì)聚物鏡5會(huì)聚后，孔徑光闌6濾出棋盤光柵4的(±1，±1)級(jí)四支光，并且濾除其它級(jí)次衍射光。這四個(gè)點(diǎn)光源分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，且其所構(gòu)成的正方形的中心不在主干涉儀的光軸上。正方形的邊長(zhǎng)d由棋盤光柵與會(huì)聚物鏡確定。滿足d＝2f₁λ/Λ，其中f₁為第一會(huì)聚物鏡的焦距，λ為入射光波長(zhǎng)，Λ為棋盤光柵的光柵周期。

2)主干涉儀，所述主干涉儀為泰曼型干涉儀，使分別從參考面和測(cè)試面反射回的兩束光波形成干涉場(chǎng)，所述主干涉儀包括第二準(zhǔn)直物鏡7、分光棱鏡8、參考面9和測(cè)試面10，進(jìn)入主干涉儀的四束光分別由第二準(zhǔn)直物鏡7擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡8后，分別通過參考面9和測(cè)試面10，其中每束光分別被參考面9和測(cè)試面10反射沿各自原光路返回并分別經(jīng)分光棱鏡8透射和反射，進(jìn)入分光成像組件11。

3)分光成像組件11，用于將四個(gè)光源分別經(jīng)參考面9與測(cè)試面10反射產(chǎn)生的干涉場(chǎng)在CCD15靶面上分開，并且使得CCD15靶面與測(cè)試面10共軛。分光成像組件11包括第二會(huì)聚物鏡12、透鏡陣列13、成像物鏡14、CCD15。經(jīng)參考面9與測(cè)試面10反射回來的四組參考光與測(cè)試光，分別經(jīng)過透鏡陣列13中各個(gè)透鏡的物方主點(diǎn)。透鏡陣列13為2×2負(fù)透鏡陣列，其每一個(gè)透鏡的作用相當(dāng)于場(chǎng)鏡。焦距f₂滿足f₂≈-dF_#。其中F_#為第二準(zhǔn)直物鏡7的F數(shù)。成像物鏡14用于將經(jīng)過透鏡陣列13的四組參考光與測(cè)試光準(zhǔn)直成平行光，并且使得在CCD15靶面上的四組光斑是分開的。成像物鏡14的前焦面與透鏡陣列13的像方主面重合。成像物鏡14的焦距滿足f₃≤LF_#/2，其中L為CCD15靶面的寬度。CCD15的靶面與測(cè)試面10共軛，與成像物鏡14像方主面之間的距離近似為

所述泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀原理如下：

如圖3所示，當(dāng)位于第二準(zhǔn)直物鏡7前焦面的四個(gè)點(diǎn)光源與其焦點(diǎn)存在一個(gè)橫向錯(cuò)位距離r時(shí)，經(jīng)過第二準(zhǔn)直物鏡7后的光束與光軸存在一個(gè)角度θ＝r/f₄，其中f₄為第二準(zhǔn)直物鏡7的焦距。從而在被參考面9與測(cè)試面10反射所產(chǎn)生的干涉場(chǎng)中引入一個(gè)常數(shù)相移量。如圖4所示，根據(jù)幾何光學(xué)性質(zhì)其相移量為δ(r)＝k(AD-AB-BC)＝-2Dcosθ，由于θ很小，在小角度近似可以得到δ(r)＝Dk(r/f₄)²，這里忽略了一個(gè)常數(shù)相移因子-2Dk，其中D為參考臂與測(cè)試臂長(zhǎng)的差值，k＝2π/λ為波矢。

對(duì)于所述的泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀而言，點(diǎn)光源1通過分光組件2產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同的點(diǎn)光源，如圖5所示，以四個(gè)點(diǎn)光源的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，第二準(zhǔn)直物鏡7的前焦點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y)，不失一般性，我們假設(shè)0＜x≤y，此時(shí)每個(gè)點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)干涉圖的相移量與其最小相移量之間差值從小到大依次為：0、采用隨機(jī)移相算法重構(gòu)相位。特別的，當(dāng)(x,y)滿足時(shí)，每幅干涉圖的相移量與其最小相移量之間差值從小到大依次為0、π/2、π、3π/2，采用四步移相算法重構(gòu)相位。

使用上述泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀測(cè)量的步驟為：

1)打開點(diǎn)光源1并待其穩(wěn)定；

2)按泰曼干涉儀光路放置被測(cè)件，打開計(jì)算機(jī)及干涉圖數(shù)據(jù)處理軟件，調(diào)出實(shí)時(shí)采集到的干涉條紋；

3)調(diào)節(jié)測(cè)試面10與參考面9相對(duì)分光棱鏡的的距離差約為使得四幅干涉圖之間從小到大依次產(chǎn)生約π/2相移量；

4)調(diào)整測(cè)試面10的位置和傾斜狀態(tài)，使視場(chǎng)內(nèi)條紋最少；

5)選取四幅干涉圖的中心，在一幀CCD圖像上提取出四幅干涉圖；

6)通過隨機(jī)移相算法或者四步移相算法，對(duì)四幅干涉圖進(jìn)行計(jì)算，恢復(fù)出測(cè)試面面形或波像差。

實(shí)施例2

本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀用于測(cè)量球面鏡光路結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括了，

1)點(diǎn)光源1及其分光組件2用于產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同但空間位置不同的發(fā)散球面波。分光組件包括第一準(zhǔn)直物鏡3、棋盤光柵4、第一會(huì)聚物鏡5、孔徑光闌6。點(diǎn)光源1經(jīng)過第一準(zhǔn)直物鏡3與棋盤光柵4后產(chǎn)生多個(gè)衍射級(jí)次，經(jīng)第一會(huì)聚物鏡5會(huì)聚后，孔徑光闌6濾出棋盤光柵4的(±1，±1)級(jí)四支光，并且濾除其它級(jí)次衍射光。這四個(gè)點(diǎn)光源分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，且其所構(gòu)成的正方形的中心不在主干涉儀的光軸上。正方形的邊長(zhǎng)d由棋盤光柵與會(huì)聚物鏡確定。滿足d＝2f₁λ/Λ，其中f₁為第一會(huì)聚物鏡的焦距，λ為入射光波長(zhǎng)，Λ為棋盤光柵的光柵周期。

2)主干涉儀，所述主干涉儀為泰曼型干涉儀，使分別從參考面和測(cè)試面反射回的兩束光波形成干涉場(chǎng)，所述主干涉儀包括第二準(zhǔn)直物鏡7、分光棱鏡8、參考面9和測(cè)試組件16，測(cè)試組件16包括顯微物鏡17和待測(cè)球面鏡18。進(jìn)入主干涉儀的四束光分別由第二準(zhǔn)直物鏡7擴(kuò)束，經(jīng)分光棱鏡8后，通過參考面9并沿原光路返回的光作為參考光，通過顯微物鏡17會(huì)聚于待測(cè)球面鏡18的球心，經(jīng)球面鏡18后沿原光路返回作為測(cè)試光，參考光和測(cè)試光分別經(jīng)分光棱鏡8透射和反射，進(jìn)入分光成像組件11。

3)分光成像組件11，用于將四個(gè)光源分別經(jīng)參考面9與測(cè)試面10反射產(chǎn)生的干涉場(chǎng)在CCD15靶面上分開，并且使得CCD15靶面與測(cè)試面10共軛。分光成像組件11包括第二會(huì)聚物鏡12、透鏡陣列13、成像物鏡14、CCD15。經(jīng)參考面9與待測(cè)球面17反射回來的四組參考光與測(cè)試光，分別經(jīng)過透鏡陣列13中各個(gè)透鏡的物方主點(diǎn)。透鏡陣列13為2×2負(fù)透鏡陣列，其每一個(gè)透鏡的作用相當(dāng)于場(chǎng)鏡。焦距f₂滿足f₂≈-dF_#。其中F_#為第二準(zhǔn)直物鏡7的F數(shù)。成像物鏡14用于將經(jīng)過透鏡陣列13的四組參考光與測(cè)試光準(zhǔn)直成平行光，并且使得在CCD15靶面上的四組光斑是分開的。成像物鏡14的前焦面與透鏡陣列13的像方主面重合。成像物鏡14的焦距滿足f₃≤LF_#/2，其中L為CCD15靶面的寬度。CCD15的靶面與待測(cè)球面17近似共軛，與成像物鏡14像方主面之間的距離近似為

所述泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀用于測(cè)量球面鏡的原理如下：

如圖3所示，當(dāng)位于第二準(zhǔn)直物鏡7前焦面的四個(gè)點(diǎn)光源與其焦點(diǎn)存在一個(gè)橫向錯(cuò)位距離r時(shí)，經(jīng)過第二準(zhǔn)直物鏡7后的光束與光軸存在一個(gè)角度θ＝r/f₄，其中f₄為第二準(zhǔn)直物鏡7的焦距。從而在被參考面9與測(cè)試組件16反射所產(chǎn)生的干涉場(chǎng)中引入一個(gè)常數(shù)相移量。如圖4所示，根據(jù)幾何光學(xué)性質(zhì)其相移量為δ(r)＝k(AD-AB-BC)＝-2Dcosθ，由于θ很小，在小角度近似可以得到δ(r)＝Dk(r/f₄)²，這里忽略了一個(gè)常數(shù)相移因子-2Dk，其中D為參考臂與測(cè)試臂長(zhǎng)的差值，k＝2π/λ為波矢。

對(duì)于所述的泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀而言，點(diǎn)光源1通過分光組件2產(chǎn)生四個(gè)復(fù)振幅相同的點(diǎn)光源，如圖5所示，以四個(gè)點(diǎn)光源的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，第二準(zhǔn)直物鏡7的前焦點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y)，不失一般性，我們假設(shè)0＜x≤y，此時(shí)每個(gè)點(diǎn)光源對(duì)應(yīng)干涉圖的相移量與其最小相移量之間差值從小到大依次為：0、采用隨機(jī)移相算法重構(gòu)相位。特別的，當(dāng)(x,y)滿足時(shí)，每幅干涉圖的相移量與其最小相移量之間差值從小到大依次為0、π/2、π、3π/2，采用四步移相算法重構(gòu)相位。

使用上述泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀測(cè)量的步驟為：

1)打開點(diǎn)光源1并待其穩(wěn)定；

2)按泰曼干涉儀光路放置被測(cè)件，打開計(jì)算機(jī)及干涉圖數(shù)據(jù)處理軟件，調(diào)出實(shí)時(shí)采集到的干涉條紋；

3)調(diào)節(jié)待測(cè)球面18與參考面9相對(duì)分光棱鏡的的距離差約為使得四幅干涉圖之間從小到大依次產(chǎn)生約π/2相移量；

4)調(diào)整待測(cè)球面18的位置和傾斜狀態(tài)，使視場(chǎng)內(nèi)條紋最少；

5)選取四幅干涉圖的中心，在一幀CCD圖像上提取出四幅干涉圖；

6)通過隨機(jī)移相算法或者四步移相算法，對(duì)四幅干涉圖進(jìn)行計(jì)算，恢復(fù)出測(cè)試面面形或波像差。

綜上所述，本發(fā)明泰曼型點(diǎn)源陣列異位同步移相干涉儀，利用四個(gè)點(diǎn)光源與光軸的橫向偏移在參考光與測(cè)試光的干涉場(chǎng)中引入相移，通過一幀圖像恢復(fù)相位，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)測(cè)量。由于沒有偏振元件以及PZT等移相元件的引入，其成本低，結(jié)構(gòu)緊湊，易于實(shí)現(xiàn)小型化。此外，測(cè)試過程簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，對(duì)環(huán)境的要求較低，使測(cè)試更容易實(shí)現(xiàn)。