1 南京航空航天大学 航天学院，江苏 南京 210006
2 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
白光显微干涉术通过驱动干涉显微物镜垂直扫描移相，采集低相干干涉图序列，定位干涉包络中的零光程差位置，获取待测表面的三维形貌。微观形貌的计算由获取粗略形貌的垂直扫描（VSI）算法和获取精细形貌的移相（PSI）算法两部分组成。通常情况下，设置垂直扫描移相的步长为八分之一中心波长，但移相器误差和干涉显微物镜数值孔径效应等都会使得移相量偏离π/2。文中采用基于对比度变化重心提取的VSI算法，4M幅法和7幅法两种PSI算法，分别讨论了两种类型移相误差对形貌计算的影响。理论和数值分析结果表明，在宽带光作用下，7幅法仍对移相误差不敏感，4M幅法产生的精细相位误差形式恰好与干涉物镜数值孔径效应对条纹展宽的影响相一致，在从精细相位转换为精细形貌时相互抵消。因而，采用基于对比度变化重心提取的VSI算法和4M幅PSI算法计算形貌数据，干涉物镜数值孔径效应造成的移相误差无影响，移相器误差造成的形貌复原误差可以通过预先测量已知高度的标准台阶进行标定去除。应用上述移相误差校正方法测量了高度为460 nm的台阶，形貌测试结果正确且鲁棒。
移相误差 台阶 形貌测量 白光显微干涉 phase-shifting error step topography measurement white light interferometric microscopy 红外与激光工程
2022, 51(7): 20220050
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
研究了传统时空条纹图法相位提取技术, 通过对移相条纹图存在线性载频时移相量的修正, 完善了该技术。将修正后的技术技术应用到光纤干涉条纹投影三维面形测量中, 并将其相位提取结果与传统的四步移相法、重叠四步平均法和改进迭代法进行对比, 结果表明：修正后的技术不仅有效抑制了光纤干涉条纹投影装置中移相器移相不准确和环境因素等引起的移相误差, 还能够消除杂散光等引起的高频噪声, 起到滤除高频噪声的作用。
测量 时空条纹图 移相误差 光纤干涉投影 干涉测量 激光与光电子学进展
2018, 55(10): 101203
1 南京理工大学电光学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学先进发射协同创新中心, 江苏 南京 210094
为抑制动态干涉仪系统中存在的干涉图空间位置匹配误差以及移相误差，采用相位相关算法和载频交叠重构干涉术，前者以光斑边缘为匹配特征，通过配准测试光斑，实现对4幅移相干涉图在空间位置上的像素级配准；后者按列交叠重构4幅载频移相干涉图，实现相位谱与误差谱在傅里叶频谱中相分离，滤取相位谱即可抑制移相误差对测量结果的影响。实验结果显示，两种方法均可以有效抑制干涉图的位置配准误差以及移相量误差，其结果与干涉仪结果相吻合，均方根值和峰谷值分别相差0.0057 λ和0.0235 λ。相位相关算法不受光强畸变等因素的影响，而载频交叠重构干涉术可以同时抑制由移相器件造成的两倍频相位误差和由光强畸变引入的一倍频相位误差。
物理光学 动态干涉 相位相关 像素配准 线性载频 移相误差
1 中国科学院 光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
用离散傅里叶分析的方法将相移过程描述为频谱域滤波的过程,阐明了相移算法的窗函数整数近似法原理。由于相移的有限性会带来频谱泄露的问题,提出了好的移相算法窗函数应该满足主瓣窄、旁瓣小的观点,并给出了根据窗函数整数近似方法设计任意移相间距和任意移相步数移相算法的流程。选择矩形窗、三角窗、hanning窗和blackman窗生成4种11步移相算法,对振动误差和相移误差的分析验证了旁瓣小的hanning窗和blackman窗生成的算法对误差的灵敏度要小;再选择hanning窗生成了移相间距为 π/2的5,11,15,39,51,76和101步7种移相算法,仿真验证了步数越多主瓣越小,对振动抑制能力越好,但需要更高的微位移器移动精度来获得有效的干涉条纹。在满足干涉条纹质量的前提下,步数多的移相算法对移相误差的抑制能力越好。最后模拟实验环境,验证了算法的性能。
光学测量 移相算法 振动误差 移相误差 窗函数 激光与光电子学进展
2009, 46(10): 100
