專利名稱：?jiǎn)喂庠措p光路并行共焦測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維形貌光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)并行共焦測(cè)量系統(tǒng)采用Mpkow轉(zhuǎn)盤(pán)、微針孔陣列、微光學(xué)器件(如微透鏡陣列) 等對(duì)光束進(jìn)行分割時(shí)，雖然構(gòu)建的測(cè)量系統(tǒng)精度較高，但如果光源是頻帶寬度很窄的激光， 則必然會(huì)因?yàn)樘┎?yīng)而出現(xiàn)多個(gè)焦面，且焦面與焦面之間無(wú)特性差異，使并行共焦測(cè)量系統(tǒng)自身辨識(shí)不出正焦面，無(wú)法進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)并行共焦測(cè)量系統(tǒng)采用數(shù)字微鏡器件DMD對(duì)光束進(jìn)行分割時(shí)，會(huì)在空間中形成DMD自身的衍射圖案、DMD所顯示圖像的實(shí)像及虛像，而最終CCD所接收到的圖像只是DMD的零級(jí)衍射圖案中所包含的DMD所顯示圖像的實(shí)像，不存在所謂的泰伯效應(yīng)，但是這樣構(gòu)建而成的測(cè)量系統(tǒng)受DMD表面微鏡的抖動(dòng)、入射光的照射角度等諸多干擾因素的影響，測(cè)量精度不高。目前并行共焦測(cè)量采用的光分束器件除了數(shù)字微鏡器件DMD，均會(huì)因?yàn)榧す庾鳛楣庠炊a(chǎn)生泰伯效應(yīng)，泰伯效應(yīng)對(duì)于測(cè)量的影響主要是造成正焦面無(wú)法辨識(shí)；

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種單光源雙光路并行共焦測(cè)量系統(tǒng)，以使得并行共焦測(cè)量時(shí)因泰伯效應(yīng)而導(dǎo)致無(wú)法辨識(shí)正焦面的問(wèn)題得以克服。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明單光源雙光路并行共焦測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)是激光光源發(fā)射的準(zhǔn)直光經(jīng)第一分光鏡分成兩路準(zhǔn)直光，其中一路準(zhǔn)直光在經(jīng)微透鏡陣列分束后，依次經(jīng)過(guò)第二分光鏡和第三分光鏡)照射在透鏡上；另一路準(zhǔn)直光經(jīng)依次經(jīng)第一反射鏡和第二反射鏡照射在數(shù)字微鏡器件DMD上，由所述數(shù)字微鏡器件DMD分束后向第三分光鏡反射，并經(jīng)第三分光鏡照射在透鏡上；所述透鏡的輸出光線經(jīng)物鏡組聚焦在工作臺(tái)上的被測(cè)物表面，被測(cè)物表面反射光依次經(jīng)由物鏡組、透鏡、第三分光鏡和第二分光鏡構(gòu)成的反射光路投射在CCD中；所述數(shù)字微鏡器件DMD和微透鏡陣列切換為不同時(shí)工作。本發(fā)明利用一個(gè)激光光源對(duì)數(shù)字微鏡器件DMD和微透鏡陣列兩個(gè)光分束器件進(jìn)行照明，兩個(gè)光分束器件切換使用在不同時(shí)的工作狀態(tài)，即當(dāng)使用其中一個(gè)光分束器件時(shí)， 遮擋住另外一個(gè)光路，可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的分束。本發(fā)明利用數(shù)字微鏡器件DMD作為光分束器件時(shí)無(wú)泰伯效應(yīng)的這一性能，構(gòu)建一個(gè)光源兩個(gè)光分束器件的并行共焦測(cè)量系統(tǒng)，與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明在切換至沒(méi)有泰伯效應(yīng)的基于數(shù)字微鏡器件DMD構(gòu)建的照明光路時(shí)，可以找到正焦面的位置；切換至微透鏡陣列構(gòu)建的照明光路時(shí)，可以進(jìn)行精確測(cè)量；同時(shí)，由于使用了同一個(gè)激光光源和同一個(gè)測(cè)量光路，兩種照明光路下的正焦面位置是重合的，避免了因?yàn)楣庠床煌斐傻恼姑嫖恢玫钠睢?br>

圖1為本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號(hào)1激光光源、2第一分光鏡、3微透鏡陣列、4第二分光鏡、5第三分光鏡、 6透鏡、7透鏡組、8工作臺(tái)、9為(XD、10第一反射鏡、11第二反射鏡、12數(shù)字微鏡器件DMD。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本實(shí)施例中，激光光源1發(fā)射的準(zhǔn)直光經(jīng)第一分光鏡2分成兩路準(zhǔn)直光， 其中一路準(zhǔn)直光在經(jīng)微透鏡陣列3分束后，依次經(jīng)過(guò)第二分光鏡4和第三分光鏡5照射在透鏡6上；另一路準(zhǔn)直光經(jīng)依次經(jīng)第一反射鏡10和第二反射鏡11照射在數(shù)字微鏡器件DMD 12上，由數(shù)字微鏡器件DMD 12分束后向第三分光鏡5反射，并經(jīng)第三分光鏡5照射在透鏡 6上；透鏡6的輸出光線經(jīng)物鏡組7聚焦在工作臺(tái)8上的被測(cè)物表面，被測(cè)物表面反射光依次經(jīng)由物鏡組7、透鏡6、第三分光鏡5和第二分光鏡4構(gòu)成的反射光路投射在CXD 9中，形成并行共焦測(cè)量。單色光經(jīng)過(guò)周期性器件(如微透鏡陣列)后，必然會(huì)在光路上發(fā)生多次成像的泰伯效應(yīng)，在基于微透鏡陣列的并行共焦測(cè)量中，泰伯效應(yīng)會(huì)使正焦面附近產(chǎn)生多次成像，是測(cè)量系統(tǒng)辨識(shí)不出正焦面，嚴(yán)重影響了測(cè)量。引入DMD之后，通過(guò)它對(duì)激光光源的調(diào)制，會(huì)在空間中形成DMD自身的衍射圖案、DMD所顯示圖像的實(shí)像及虛像，而最后CCD所接收到的圖像只是DMD的零級(jí)衍射圖案中所包含的DMD所顯示圖像的實(shí)像，不存在泰伯效應(yīng)；而且， 因?yàn)槭褂昧送粋€(gè)激光光源和同一個(gè)測(cè)量光路，兩種照明光路下的正焦面位置是重合的， 避免了因?yàn)楣庠床煌斐傻恼姑嫖恢玫钠睢?shí)際測(cè)量時(shí)，首先遮擋住微透鏡陣列構(gòu)建的照明光路，利用沒(méi)有泰伯效應(yīng)的基于DMD構(gòu)建的照明光路找到正焦面的位置；再遮擋住基于DMD構(gòu)建的照明光路，并利用微透鏡陣列構(gòu)建的照明光路進(jìn)行精確測(cè)量。
權(quán)利要求
1.單光源雙光路并行共焦測(cè)量系統(tǒng)，其特征是激光光源(1)發(fā)射的準(zhǔn)直光經(jīng)第一分光鏡( 分成兩路準(zhǔn)直光，其中一路準(zhǔn)直光在經(jīng)微透鏡陣列⑶分束后，依次經(jīng)過(guò)第二分光鏡⑷和第三分光鏡(5)照射在透鏡(6)上； 另一路準(zhǔn)直光經(jīng)依次經(jīng)第一反射鏡(10)和第二反射鏡(11)照射在數(shù)字微鏡器件DMD (12) 上，由所述數(shù)字微鏡器件DMD(12)分束后向第三分光鏡(5)反射，并經(jīng)第三分光鏡(5)照射在透鏡(6)上；所述透鏡(6)的輸出光線經(jīng)物鏡組(7)聚焦在工作臺(tái)⑶上的被測(cè)物表面， 被測(cè)物表面反射光依次經(jīng)由物鏡組(7)、透鏡(6)、第三分光鏡( 和第二分光鏡(4)構(gòu)成的反射光路投射在CCD (9)中；所述數(shù)字微鏡器件DMD (1 和微透鏡陣列C3)切換為不同時(shí)工作。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單光源雙光路并行共焦測(cè)量系統(tǒng)，其特征是激光光源發(fā)射的準(zhǔn)直光經(jīng)第一分光鏡分成兩路準(zhǔn)直光，其中一路準(zhǔn)直光在經(jīng)微透鏡陣列分束后，依次經(jīng)過(guò)第二分光鏡和第三分光鏡照射在透鏡上；另一路準(zhǔn)直光經(jīng)依次經(jīng)第一反射鏡和第二反射鏡照射在數(shù)字微鏡器件DMD上，由數(shù)字微鏡器件DMD分束后向第三分光鏡反射，并經(jīng)第三分光鏡照射在透鏡上；透鏡的輸出光線經(jīng)物鏡組聚焦在工作臺(tái)上的被測(cè)物表面，被測(cè)物表面反射光依次經(jīng)由物鏡組、透鏡、第三分光鏡和第二分光鏡構(gòu)成的反射光路投射在CCD中，完成并行共焦測(cè)量。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102213585SQ20111009013
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者余卿, 余曉芬 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)