基于空间载波的干涉共焦测量装置与方法

摘要

基于空间载波的干涉共焦测量装置与方法属于表面形貌测量技术领域；该装置包括：激光器、准直聚焦物镜、针孔、准直扩束物镜、偏振分光镜、四分之一波片、分光镜、探测聚焦物镜、第二微驱动器、收集物镜；沿激光器主光轴方向的分光镜后面依次配置辅助参考镜和第一微驱动器，主参考镜配置在分光镜与探测聚焦物镜之间，在收集物镜的焦点处，放置CCD相机，主控计算机与CCD相机、第一微驱动器连接；采用二次共焦方法，建立位移相位关系，通过倾斜辅助参考镜，引入载波信号，获得载波干涉图，利用空间载波移相算法求解被测表面相位信息，最后拟合出表面形貌和三维轮廓，适用于微结构三维形貌的动态、快速、高精度测量。

主权项

一种基于空间载波的干涉共焦测量装置，包括：激光器(1)、准直聚焦物镜(2)、针孔(3)、准直扩束物镜(4)、偏振分光镜(5)、四分之一波片(6)、分光镜(7)、辅助参考镜(8)、第一微驱动器(9)、探测聚焦物镜(11)、第二微驱动器(12)、收集物镜(13)；其特征在于，沿激光器(1)主光轴方向的分光镜(7)后面依次配置辅助参考镜(8)和第一微驱动器(9)，主参考镜(10)配置在分光镜(7)与探测聚焦物镜(11)之间，探测聚焦物镜(11)配置在第二微驱动器(12)上，在收集物镜(13)的焦点处放置CCD相机(14)，主控计算机(15)与CCD相机(14)、第一微驱动器(9)连接，其中，所述激光器(1)发出线偏振光束，经过由准直聚焦物镜(2)、针孔(3)、准直扩束物镜(4)构成的准直扩束镜组后成为近似理想平面波；再经过偏振分光镜(5)和四分之一波片(6)之后成为圆偏振光束；经过分光镜(7)分为两束光，第一束光由分光镜(7)透射，经过辅助参考镜(8)反射，作为辅助参考光，经分光镜(7)反射，经收集物镜(13)会聚在CCD相机(14)探测面上；第二束光由分光镜(7)反射，在主参考镜(10)的参考面上分为两部分；一部分光反射，作为主参考光，透过分光镜(7)后，经收集物镜(13)会聚在CCD相机(14)探测面上；一部分光透射，作为测量光，经探测聚焦物镜(11)会聚在测量表面上，经过测量表面反射后，经过探测聚焦物镜(11)、主参考镜(10)、分光镜(7)，最后经收集物镜(13)会聚进入CCD相机(14)，与主参考光、辅助参考光发生干涉，干涉图像由主控计算机(15)存储处理。