CN112684463A - 一种面阵扫频测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面阵扫频测量装置和方法，属于激光测距技术领域，其中，分束器将汇聚光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体反射反射光，形成信号光；反射元件用于将透射光反射；第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；相机用于采集信号光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息分析被测物体的表面形貌；且根据光谱信息获取振动信息，用以控制压电陶瓷位移台移动，获取补偿信息。本发明通过多个独立散斑的叠加，实现了降低散斑对比度的效果；同时实现了光学防抖功能，提升了激光测距的准确度。
Description
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，更具体地，涉及一种面阵扫频测量装置及方法。
背景技术
现代工业生产中，零件加工的精密程度越来越成为高性能设备的关键，准确且稳定的生产出所需要的特定尺寸和形貌的零件非常重要。因此，对所生产的零件进行精确的检测是保证高质量生产的重要环节。现有的技术中，大视场下的精确测距往往需要通过逐点扫描获得零件的形貌，而且测量速度还会受限于扫描的速度，难以在高灵敏度的同时获得高测量速度。因此，有需要开发一种无需对样品进行扫描的大幅面、高精度、快速的测量物体厚度和距离的方法。
通过面阵扫频的方法测量物体的表面形貌时，会遇到激光散斑导致物体成像时有不规律的随机涨落光斑的问题，散斑会导致对物体表面同一点多次采样时数据随机涨落的问题，将影响测量的精度，现有的技术是采用机械点(线)扫描的方式，这一方式不会有散斑的影响，但速度较面阵系统慢。
在实际生产过程中，振动无法避免，振动会导致多次采样得到的信号来自于物体表面的不同点，对物体表面形貌等测量来讲是需要尽量避免的。对于物体测量来说，防抖的目的是测量点和基准点的相对位置不变，仪器本身的抖动不需要平衡。现有技术主要注重于光学平台或者仪器本身的防抖。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供了一种面阵扫频测量装置和方法，旨在解决现有的面阵扫频由于无法避免振动，导致激光测距精度较低的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种面阵扫频测量装置，包括：
用于提供宽谱光的宽带光源；用于提供激光光束的可调谐激光器；在激光光束的透射方向上依次设置的第一准直器、扩束器、相位阵列、第一二向色镜、透镜阵列、第一透镜、分束器、反射元件和压电陶瓷位移台；在激光光束经分束器反射的相反方向上依次设置的第二二向色镜、镜头和相机；在第一二向色散的另一输入端设置的第二准直器，且第二准直器设置在宽谱光传输方向；在宽谱光出射方向设置的第三准直器和光谱仪；可调谐激光器的输出端连接相机；光谱仪的输出端连接采集控制单元的输入端；采集控制单元的输出端连接压电陶瓷位移台；其中，宽谱光和激光光束的波长不相等；
相位阵列用于对准直和扩束后的激光光束相位调制；所述第一二向色镜用于将相位调制的激光光束与输入的宽谱光汇聚；所述透镜阵列用于对汇聚光束聚焦；
分束器将汇聚光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体反射反射光，形成信号光；反射元件用于将透射光反射；第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；
相机用于采集信号光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息分析被测物体的表面形貌；且根据光谱信息获取振动信息，用以控制压电陶瓷位移台移动，获取补偿信息。
优选地，当可调谐激光器发出等波数间隔的触发信号时，触发信号用于控制相机采集干涉图像。
优选地，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二透射光；其中，信号光、第一参考光中的和第二参考光两两发生干涉。
优选地，反射元件为倾斜反射元件。
另一方面，本发明提供了一种面阵扫频测量装置，包括：
用于提供宽谱光的宽带光源；用于提供激光光束的可调谐激光器；在激光光束的透射方向上依次设置的第一准直器、扩束器、相位阵列、第一二向色镜、透镜阵列、分束器、第三透镜、反射元件和压电陶瓷位移台；在激光光束经分束器反射的方向上依次设置的第二透镜、分束器、第二二向色镜、第四透镜和相机；在第一二向色散的另一输入端设置的第二准直器，且第二准直器设置在宽谱光传输方向；在第二二向色镜的宽谱光出射方向设置的第三准直器和光谱仪；可调谐激光器的输出端连接相机；光谱仪的输出端连接采集控制单元的输入端；采集控制单元的输出端连接压电陶瓷位移台；其中，宽谱光和激光光束的波长不相等；
相位阵列用于对准直和扩束后的激光光束相位调制；所述第一二向色镜用于将相位调制的激光光束与输入的宽谱光汇聚；所述透镜阵列用于对汇聚光束聚焦；
分束器将汇聚光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体反射反射光，形成信号光；反射元件用于将透射光反射；第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；
相机用于采集信号光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息分析被测物体的表面形貌；且根据光谱信息获取振动信息，用以控制压电陶瓷位移台移动，获取补偿信息。
优选地，当可调谐激光器发出等波数间隔的触发信号时，触发信号用于控制相机采集干涉图像。
优选地，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二透射光；其中，信号光、第一参考光中的和第二参考光两两发生干涉。
优选地，反射元件为倾斜反射元件。
另一方面，本发明提供了一种面阵扫频测量方法，包括以下步骤：
将依次经过准直和扩束后的激光光束进行相位调制；
将相位调制的激光光束与经准直的宽谱光汇聚后进行聚焦；
将聚焦后的汇聚光束分解为反射光和透射光；
反射光经被测物体反射后形成信号光；且透射光经反射元件反射后传输至第二二向色镜，第二二向色镜将透射光分解为参考光和宽谱光；
参考光与信号光干涉，形成干涉图像；
根据分解出的宽谱光获取振动信息；
根据振动信息通过调节压电陶瓷位移台，进而使反射元件移动，获取补偿信息；
根据干涉图像获取被测物体表面形貌。
优选地，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二参考光；其中，信号光、第一参考光和第二参考光两两发生干涉。
优选地，反射元件为倾斜反射元件。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的主动光学防抖系统根据光谱仪的数据，经过傅里叶变换等数据处理，可以获得环境的振动，进而驱动PZT位移，带动参考臂可运动的反射元件运动，可以补偿环境振动，实现了光学防抖功能，提升了激光测距的准确度。
本发明提供的抑制散斑的面阵扫频测量装置，由于采用相位阵列对激光光束的光斑进行阵列式的相位调制，透镜阵列用于对每个相位阵列输出的光束进行聚焦，根据公式
可知，本发明通过多个独立散斑的叠加，实现降低散斑对比度的效果。
本发明通过相机与选配镜头可以实现小视场和一般视场的面阵扫频，当相机与镜头配合使用时，实现一般视场的面阵扫频，当相机与透镜(显微镜)配合使用时，实现小视场的面阵扫频，避免了光学系统近大远小的特性影响被测物体的三维位置分析；同时与传统的点探测相比，相机的面阵扫频特性，使得激光测距的精准度更高。
本发明中当反射元件是具有两个反射面的光学元件时，此时的光路结构可以看作是双参考臂系统，可以有效地解决传统激光干涉测距存在的非模糊距离问题和死区距离，可以实现精准地测距和测厚。
本发明提供的反射元件为倾斜反射元件时，可以有效地抑制死区和镜像信号峰，因此，可以扩大面阵扫频的测量范围。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的具有光学防抖的抑制散斑的面阵扫频测量装置示意图；
图2是本发明实施例2提供的具有光学防抖的抑制散斑的面阵扫频测量装置示意图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中，
1.可调谐激光器；2.第一准直器；3.扩束器；4.相位阵列；5.第一二向色镜；6.透镜阵列；7.第一透镜；8.分束器；9.被测物体；10.反射元件；11.第二二向色镜；12.镜头；13.相机；14.采集控制单元；15.宽带光源，16.第二准直器；17.第三准直器；18.光谱仪；19.压电陶瓷位移台；21.第二透镜；22.第三透镜；23.第四透镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
单独使用面阵扫频干涉测量装置时，由于激光光源的相干性太强会出现散斑，这种随机涨落对于测量影响巨大，使用激光散斑抑制装置可以抑制散斑对比度，实现噪声更低的面阵探测。
宽带光源的波长与扫频激光器的波长不一样，两者可以通过二向色镜以极低的损耗合束或分束，宽带光源的波长典型值为1525nm～1575nm或1290nm～1330nm，使用光谱仪分析面阵扫频测量装置的系统振动信息，通过调节压电陶瓷控制反射元件的位移，对成像系统进行修正。
本发明提供的具有主动光学防抖的抑制散斑面阵扫频测量装置的核心是：包括一个可调谐激光器，一个分束器，一个干涉参考光反射臂，一台面阵相机及其配套镜头，一套光学防抖系统，一台采集控制单元，面阵成像系统，激光散斑抑制系统和主动光学防抖装置；
采集控制单元用于控制激光器，分析测量装置的数据；
激光散斑抑制系统，包括相位阵列和透镜阵列；
本发明中的激光散斑抑制系统，引入阿达玛(Hadamard)相位阵列和透镜阵列，使得被测物体表面的散斑为多个散斑的叠加，降低散斑对比度，达到抑制散斑的目的。同时使用扫频光源和面阵探测的方式，减少光路中的活动结构，提高了面阵扫频测量装置的稳定性和成像速度。
抑制散斑的原理如下：
激光散斑的抑制本质上式要降低散斑对比度，散斑对比度C的定义可以描述为散斑标准差σI与散斑均值
之比，具体公式为：
当有多个独立散斑叠加时，可以看成是光强的叠加，具体为：
若每个光斑的平均光强为
则总的平均光强
可以表示为：
方差
可以表示为：
因此，当有N个独立散斑叠加且散斑的平均光强都一样时，对比度CN可以为：
其中，n为散斑编号。
根据对比度公式说明，当多个独立散斑叠加时，散斑对比度会下降，达到抑制散斑的目的。在本发明中，使用阿达玛(Hadamard)相位阵列光栅调制激光光源，再使用透镜矩阵将调制后的光照射到被测物体上，使得被测物体上散斑对比度下降，提高成像质量。
单独使用透镜阵列，散斑也会发生重叠现象，但是独立性是随机的，抑制散斑的效果不明显。为了解决这一问题，本发明引入相位阵列。在数学中，阿达玛矩阵(Hadamardmatrix)是一个方阵，每个元素都是+1或-1，每行都是互相正交的，光经过阿达玛矩阵相位阵列后，对光进行相位调制，再经过透镜阵列，成像在被测物体表面的散斑可以保证独立。因此相位阵列和透镜阵列相配合，散斑的抑制效果最佳。
面阵成像系统除了一般视场和大视场的面阵探测外，还可以搭配显微镜实现小视场的探测，只需要在光路中改变透镜位置和增减透镜数量即可实现。
本发明中的主动光学防抖装置中，SLD光源、普通LED光源、飞秒激光器等宽光谱光源都能实现光学防抖功能。
本发明提供的具有主动光学防抖的抑制散斑面阵扫频测量装置的原理是：面阵扫频测量装置采用相机作为探测器，收集不同频率下的干涉光强信息，通过信号变换手段(这里的信号变换手段具体是指傅里叶变换等信号处理方法)，可以在一个变换谱内同时对两路光之间的干涉信号进行频率分析，进而换算成距离。主动光学防抖系统在面阵扫频测量装置的光路基础上实现，能提高光学器件的利用率，降低装置的复杂性。主动光学防抖系统根据光谱仪的数据，经过傅里叶变换等数据处理，可以获得环境的振动，进而驱动PZT位移，带动参考臂可运动的反射元件运动，可以补偿环境振动，实现光学防抖。
实施例1
如图1所示提供了一种抑制散斑的面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器1、第一准直器2、扩束器3、相位阵列4、第一二向色镜5、透镜阵列6、第一透镜7、分束器8、第二二向色镜11、镜头12、相机13、采集控制单元14和反射元件10、压电陶瓷位移台19、宽带光源15、第二准直器16、第三准直器17和光谱仪18；
在激光光束的透射方向上依次设置第一准直器2、扩束器3、相位阵列4、第一二向色镜5、透镜阵列6、第一透镜7、分束器8、反射元件10和压电陶瓷位移台19；激光光束经分束器8反射的相反方向依次设置第二二向色镜11、镜头12和相机13；可调谐激光器1的输出端连接相机13；第二准直器16的输出端连接至第一二向色散5的另一输入端；且宽带光源发送的宽谱光传输方向设置第二准直器16；在第二二向色镜11沿激光光束透射方向设置第三准直器17和光谱仪18；光谱仪18的输出端连接采集控制单元14的输入端；采集控制单元14的输出端连接压电陶瓷位移台19；
可调谐激光器1用于通过发送触发信号控制相机采集干涉图像，并提供激光光束；第一准直器2用于将可调谐激光器1输出的发散激光光束准直为平行光；扩束器3用于将第一准直器2输出的平行光扩束至典型值为30mm的光斑；相位阵列4用于将30mm的光斑进行阵列式的相位调制；宽带光源15用于提供波长不同于可调谐激光器的宽谱光；第二准直器16用于对宽谱光进行准直，经过相位阵列4之后的激光光束和宽谱光从第一二向色镜5的两个端口射入，汇合成一束光，称为混合光；透镜阵列6和第一透镜7用于对混合光束进行聚焦；汇聚成像至分束器8；分束器8将汇聚后的混合光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体9反射反射光，形成信号光；反射元件10用于将透射光反射，第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；第三准直器17用于将接收的宽谱光进行准直；光谱仪18用于将宽谱光携带的光谱信息传输至采集控制单元14；信号光和参考光经过第二二向色镜11和镜头12后发生干涉，形成干涉图像；相机13用于采集干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息，分析被测物体的表面形貌；且根据光谱仪18反馈的光谱信息获取振动信息，利用振动信息控制压电陶瓷位移台19；压电陶瓷位移台19用于调节反射元件10的位移，获取补偿信息。
可调谐激光器1通过光纤连接至第一准直器2，可调谐激光器1可以调谐输出激光的波长，其输出的波长随时间变化的过程称为光频率扫描，简称扫频。可调谐激光器1还可以实现发出等波数间隔的触发信号，即每当其输出光变化了相同的波数时，发出一个触发信号，触发信号用于控制相机13开始采集；在可调谐激光器1不发出等波数间隔的触发信号时，相机等时间间隔采样，这种采样方式的成本更低，但测量精度下降。采集控制单元14可以完成采集相等设备信号、控制系统各单元时序以及处理显示数据等功能。
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌的原理具体如下：
相机11记录不同时刻经过散斑抑制后的信号光和参考光干涉获取的干涉图像，多张干涉图像实际记录的是各点的频谱，通过反傅里叶变换可获知被测物体表面和内部相对固定参考面的距离信息，从而达到测距/测厚的目的。
优选地，反射元件10可以是一个具有单一反射面的光学元件，反射镜面为被测物体9的参考面，来自被测物体9的反射光为信号光，来自反射元件9的反射光为参考光，信号光与参考光光产生的干涉图像被相机13记录；
优选地，反射元件10也可以是一个具有两个反射面的光学元件，此时的光路结构可以看作双参考臂系统。此时，被测物体9的反射光为信号光，反射元件10的第一反射面的反射光为第一参考光，反射元件10的第二反射面的反射光为第二反射光，信号光、第一参考光和第二参考光两两发生干涉，产生的干涉图像被相机13记录；
进一步地，具有两个反射面的反射元件9可以是分束平板或光学窗口等，具有两个接近平行反射面的光学单体元件，也可以是由分束器、第一参考反射镜、第二参考反射镜和若干滤光片组成。
当面阵扫频测量装置是单参考臂设置时，只有一个干涉峰，且它不在死区内时，才能获取准确的距离值。典型的死区范围是一个非模糊区间大小的百分之一。
优选地，反射元件9为倾斜反射元件，即，相对于光轴倾斜θ角，可以抑制死区，扩展量程。例如，反射元件9与x轴的夹角呈2°；具体倾斜反射元件抑制死区的原理如下：
假设(x,y)是被测物体的表面坐标，当反射元件9不倾斜时，信号光和参考光两者的光程差为l(x,y)，通过相机13获取的光谱为
对S1在
域进行傅里叶变换后，得到的第一变换谱会出现一对沿零点对称且互为镜像的信号峰以及一个零点附近的具有一定宽度的死区，信号峰的横坐标为±l(x,y)，死区为可调谐激光器1的光谱I(λ)的傅里叶变换。
当反射元件9在(x＝0,y＝0)的点沿x轴旋转θ角后，信号光和参考光两者的光程差为l(x,y)+xsin(θ)，通过相机13获取的光谱为
对S2在
域进行傅里叶变换后，得到的第二变换谱会出现一对沿零点对称的信号峰以及一个在零点附近的具有一定宽度的死区，第二变换谱的信号峰的横坐标与sin(θ)成正比。由于θ时一个预先设置的固定值，因此，信号峰的中心值是可以预估的。而第二变换谱的死区同样为可调谐激光器1的光谱I(λ)的傅里叶变换，且不会与sin(θ)决定的信号峰发生混叠，因此，使用高通滤波算法可以滤除死区以及负半轴的信号，再将经过滤波的第二变换谱由傅里叶逆变换至x域，得到一个复数光谱信号S3，光谱信号S3不再包含可调谐激光器1的光谱I(λ)，镜像部分也会得到大幅抑制，因此，对S3在
域进行傅里叶变换后得到的变换谱仅包含一个信号峰，死区和镜像信号均会得到大幅抑制。因此，面阵扫频测量范围将可以从正半轴扩展至整个正负半轴，且不受死区干扰。
实施例1提供的面阵扫频测量装置适用于一般视场下，也适用于大视场，通常采用的镜头可以是配带光圈的远心镜头。
实施例2
如图2所示提供了一种抑制散斑的面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器1、第一准直器2、扩束器3、相位阵列4、第一二向色镜5、透镜阵列6、分束器8、第二透镜21、第三透镜22、第四透镜23、第二二向色镜11、相机13、采集控制单元14、反射元件10、压电陶瓷位移台19、宽带光源15、第二准直器16、第三准直器17和光谱仪18；
在激光光束的透射方向上依次设置第一准直器2、扩束器3、相位阵列4、第一二向色镜5、透镜阵列6、分束器8、第三透镜22、反射元件10和压电陶瓷位移台19；激光光束经分束器8反射的方向依次设置第二透镜21、分束器8、第二二向色镜11、第四透镜23和相机13；可调谐激光器1的输出端连接相机13；第二准直器16的输出端连接至第一二向色散的另一输入端；且宽带光源发送的宽谱光传输方向设置第二准直器16；在第二二向色镜11的宽谱光出射方向设置第三准直器17和光谱仪18；光谱仪18的输出端连接采集控制单元14的输入端；
可调谐激光器1用于通过发送触发信号控制相机采集干涉图像，并提供激光光束；第一准直器2用于将可调谐激光器1输出的发散激光光束准直为平行光；扩束器3用于将第一准直器2输出的平行光扩束至典型值为30mm的光斑；相位阵列4用于将30mm的光斑进行阵列式的相位调制；宽带光源15用于提供波长不同于可调谐激光器的宽谱光；第二准直器16用于对宽谱光进行准直，经过相位阵列4之后的激光光束和宽谱光分别从第一二向色镜5的两个端口射入，汇合成一束光，称为混合光；透镜阵列6用于对混合光束进行聚焦；分束器8将汇聚后的混合光束分解为宽谱光和透射光；第三透镜22用于将透射光汇聚至反射元件10；第二透镜21用于将反射光汇聚至被测物体9上；使用时被测物体9反射反射光，形成信号光；反射元件10用于将透射光反射，反射后的透射光经分束器8传输至第二二向色镜11，第二二向色镜11将反射的透射光分解为宽谱光和参照光；第三准直器17用于将接收的宽谱光进行准直；光谱仪18用于根据第三准直器17准直后的宽谱光，获取光谱信息，并将其传输至采集控制单元14；信号光和参考光经过第二二向色镜11发生干涉，形成干涉图像；第四透镜23用于将干涉图像成像至相机13；相机13用于采集干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息，分析被测物体的表面形貌；且根据光谱仪18反馈的光谱信息获取振动信息，利用振动信息控制压电陶瓷位移台19；压电陶瓷位移台19用于调节反射元件10的位移，进行主动补偿。
实施例2提供的面阵扫频测量装置在一般视场、小视场和大视场下均适用。
综上所述，本发明与现有技术相比，存在以下优势：
本发明提供的主动光学防抖系统根据光谱仪的数据，经过傅里叶变换等数据处理，可以获得环境的振动，进而驱动PZT位移，带动参考臂可运动的反射元件运动，可以补偿环境振动，实现了光学防抖功能，提升了激光测距的准确度。
本发明提供的抑制散斑的面阵扫频测量装置，由于采用相位阵列对激光光束的光斑进行阵列式的相位调制，透镜阵列用于对每个相位阵列输出的光束进行聚焦，根据公式
可知，本发明通过多个独立散斑的叠加，实现降低散斑对比度的效果。
本发明通过相机与选配镜头可以实现小视场和一般视场的面阵扫频，当相机与镜头配合使用时，实现一般视场的面阵扫频，当相机与透镜(显微镜)配合使用时，实现小视场的面阵扫频，避免了光学系统近大远小的特性影响被测物体的三维位置分析；同时与传统的点探测相比，相机的面阵扫频特性，减少了光路中的活动结构，提高了系统稳定性和成像速度。
本发明中当反射元件是具有两个反射面的光学元件时，此时的光路结构可以看作是双参考臂系统，可以有效地解决传统激光干涉测距存在的非模糊距离问题和死区距离，可以实现精准地测距和测厚。
本发明提供的反射元件为倾斜反射元件时，可以有效地抑制死区和镜像信号峰，因此，可以扩大面阵扫频的测量范围。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种面阵扫频测量装置，其特征在于，包括：
用于提供宽谱光的宽带光源；用于提供激光光束的可调谐激光器；在激光光束的透射方向上依次设置的第一准直器、扩束器、相位阵列、第一二向色镜、透镜阵列、第一透镜、分束器、反射元件和压电陶瓷位移台；在激光光束经分束器反射的相反方向上依次设置的第二二向色镜、镜头和相机；在第一二向色散的另一输入端设置的第二准直器，且第二准直器设置在宽谱光传输方向；在第二二向色镜的宽谱光出射方向设置的第三准直器和光谱仪；所述可调谐激光器的输出端连接相机；光谱仪的输出端连接采集控制单元的输入端；采集控制单元的输出端连接压电陶瓷位移台；其中，宽谱光和激光光束的波长不相等；
所述相位阵列用于对准直和扩束后的激光光束相位调制；所述第一二向色镜用于将相位调制的激光光束与输入的宽谱光汇聚；所述透镜阵列用于对汇聚光束聚焦；
所述分束器将汇聚光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体反射反射光，形成信号光；反射元件用于将透射光反射；第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；
所述相机用于采集信号光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息分析被测物体的表面形貌；且根据光谱信息获取振动信息，用以控制压电陶瓷位移台移动，获取补偿信息。
2.根据权利要求1所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，当所述可调谐激光器发出等波数间隔的触发信号时，触发信号用于控制相机采集干涉图像。
3.根据权利要求1或2所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二透射光；其中，信号光、第一参考光中的和第二参考光两两发生干涉。
4.根据权利要求1或2所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，反射元件为倾斜反射元件。
5.一种面阵扫频测量装置，其特征在于，包括：
用于提供宽谱光的宽带光源；用于提供激光光束的可调谐激光器；在激光光束的透射方向上依次设置的第一准直器、扩束器、相位阵列、第一二向色镜、透镜阵列、分束器、第三透镜、反射元件和压电陶瓷位移台；在激光光束经分束器反射的方向上依次设置的第二透镜、分束器、第二二向色镜、第四透镜和相机；在第一二向色散的另一输入端设置的第二准直器，且第二准直器设置在宽谱光传输方向；在第二二向色镜的宽谱光出射方向设置的第三准直器和光谱仪；所述可调谐激光器的输出端连接相机；光谱仪的输出端连接采集控制单元的输入端；采集控制单元的输出端连接压电陶瓷位移台；其中，宽谱光和激光光束的波长不相等；
所述相位阵列用于对准直和扩束后的激光光束相位调制；所述第一二向色镜用于将相位调制的激光光束与输入的宽谱光汇聚；所述透镜阵列用于对汇聚光束聚焦；
所述分束器将汇聚光束分解为反射光和透射光；使用时被测物体反射反射光，形成信号光；反射元件用于将透射光反射；第二二向色镜用于将反射的透射光分解为参考光和宽谱光；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；光谱仪用于通过分解出的宽谱光，获取光谱信息；
所述相机用于采集信号光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元可以根据干涉图像和补偿信息分析被测物体的表面形貌；且根据光谱信息获取振动信息，用以控制压电陶瓷位移台移动，获取补偿信息。
6.根据权利要求5所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，当所述可调谐激光器发出等波数间隔的触发信号时，触发信号用于控制相机采集干涉图像。
7.根据权利要求5或6所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二透射光；其中，信号光、第一参考光中的和第二参考光两两发生干涉。
8.根据权利要求5或6所述的面阵扫频测量装置，其特征在于，所述反射元件为倾斜反射元件。
9.一种面阵扫频测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将依次经过准直和扩束后的激光光束进行相位调制；
将相位调制的激光光束与经准直的宽谱光汇聚后进行聚焦；
将聚焦后的汇聚光束分解为反射光和透射光；
反射光经被测物体反射后形成信号光；且透射光经反射元件反射后传输至第二二向色镜，第二二向色镜将透射光分解为参考光和宽谱光；
参考光与信号光干涉，形成干涉图像；
根据分解出的宽谱光获取振动信息；
根据振动信息通过调节压电陶瓷位移台，进而使反射元件移动，获取补偿信息；
根据干涉图像获取被测物体表面形貌。
10.根据权利要求7所述的面阵扫频测量方法，其特征在于，当反射元件为分束平板或光学窗口时，反射元件第一反射面的反射光中包含第一参考光，反射元件第二反射面的反射光中包含第二参考光；其中，信号光、第一参考光和第二参考光两两发生干涉。
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