[发明专利]基于数字微镜光源的并行共焦测量系统及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于三维形貌检测的测量系统，更具体地说是一种并行共焦测量系统。 

背景技术

传统的并行共焦显微镜通常采用Nipkow转盘、微针孔阵列、微光学器件(如微透镜阵列等)实现对光束的分割，从而由单点测量变成多点同时测量，但是这些光学器件一旦制成，光源的参数就固定了，若要改变光源点的分布及尺寸就必须更换光学器件，这不仅提高了成本，还限制了并行共焦系统的部分应用。 

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可以任意改变光源的形状、大小，改变光源阵列疏密等参数，以增强并行共焦测量系统获取表面信息的能力的基于数字微镜光源的并行共焦测量系统。 

本发明解决技术问题采用如下技术方案 

本发明基于数字微镜光源的并行共焦测量系统的特点是：设置以DMD微镜控制系统和DMD芯片构成的、可以控制DMD芯片中任一微镜的偏转的DMD系统；准直光源发出的光束在所述DMD系统中形成反射，由所述DMD系统形成的反射光经过成像透镜形成测量所需的光源，所述测量所需的光源依次经过分光镜和望远镜系统投照在工作台上的被测物表面，由所述被测物将投照在其表面的光束反射至面阵CCD，构成并行共焦测量系统。 

与已有技术相比，本发明有益效果体现在： 

本发明利用DMD构建了一种柔性的数字微镜光源，并将其应用于并行共焦测量系统，可以按照需要，方便、快捷地控制微镜阵列中每个微镜的偏转状态，从而构建出不同形状、任意大小的柔性光源。 

附图说明

图1为本发明中用于消除泰伯效应对并行共焦测量影响的DMD控制流程图。 

图2测量表面有细槽的被测物的DMD控制流程图。 

图3为本发明原理图。 

图中标号：1准直光源、2为DMD系统、3成像透镜、4分光镜、5望远镜系统、6工作台、7面阵CCD7。 

具体实施方式

参见图3，本实施例设置以DMD微镜控制系统和DMD芯片构成的DMD系统2，并行共焦测量系统中的DMD进行工作时，可以将每个微镜以纵横坐标的形式加以区分，再通过DMD微镜控制系统对每个坐标点上的微镜进行编程，分别控制它们的偏转情况。 

如图3所示，准直光源1发出的光束在DMD系统2中形成反射，由DMD系统2形成的反射光经过成像透镜3形成测量所需的光源，测量所需的光源依次经过分光镜4和望远镜系统5投照在工作台6上的被测物表面，由被测物将投照在其表面的光束反射至面阵CCD7，构成并行共焦测量系统。 

DMD芯片是由800′600的微镜阵列构成的光学器件，其中每个微镜都有0°、+12°和-12°三种状态，0°时微镜处于“非工作”状态；工作状态下，+12°时微镜将照射而来的光线反射后形成光源点，-12°时经微镜反射后的光线则被吸收屏吸收，不参与构建光源。本发明所涉及的DMD微镜控制系统可以对微镜阵列中每个坐标点上的微镜进行编程，分别控制它们的偏转情况，这样就可以控制+12°偏转的微镜在微镜阵列中的位置任意分布，从而形成所需的光源。 

设系统中准直光源的波长为λ，测量量程为L，系统要求的横向分辨率为δ，系统的放大率为M，DMD芯片是由m′n个微镜构成的微镜阵列，每个正方形微镜的边长为d₀，每个微镜在阵列中的位置用d_i，j表示，其中i和j分别表示该微镜的横坐标和纵坐标，i＝1，2，…，m；j＝1，2，…，n；那么k′k个微镜构成的点光源大小为kd₀′kd₀； 

本实施例中的测量方法按如下步骤进行： 

a、由泰伯间距的公式z＝2d/l，为使系统量程达到L，则所构建的光源周期d＝d₁，此时点光源间距N₁＝d₁/d₀；