[发明专利]用于检测对象的3D结构的设备

说明书

本发明涉及一种用于检测对象的三维结构的设备，该设备包括：第一激光发射器，其产生具有第一波长的激光辐射；第二激光发射器，其产生具有第二波长的激光辐射，其中，第一波长不同于第二波长；光学器件，所述光学器件中的至少一个是分束器，其在每种情况下将激光发射器的激光辐射分裂成参考辐射和照明辐射。该照明辐射撞击在要测量的对象上，被对象作为对象辐射而反射，并且与参考辐射相干涉。设备的检测器接收由其产生的干涉图。

用于检测3D结构的设备被用在例如用于质量保证的行业中。因此可以针对所处理表面的特性来检查所处理表面，例如针对对尺寸准确度的遵守性和/或对预定义粗糙度的遵守性。此外，用此类设备，还可以以数字方式检测并三维地映射整个对象。

从US 6,809,845 B1可了解此类设备。其根据全息术原理进行工作。借助于两个激光器来产生具有不同波长的两个激光束。每个激光束被分成对象射束和参考射束，所述对象射束撞击在要测量的对象上。从对象反射的对象射束和具有一个波长的附属参考射束被组合并相互干涉，两个射束之间的相位关系被记录。可以借助于由具有第一波长的激光束产生的相位关系和由具有第二波长的激光束产生的相位关系之间的差来创建对象的反射表面的三维模型。除所述激光器、即Nd:YAG激光器（钕掺杂钇铝石榴石激光器）和HeNe激光器（氦氖激光器）之外，该设备还包括多个反射镜、分束器、滤波器以及光阑。设备的所需空间要求是大的。

US 8,068,235 B1还公开了一种用于表面结构的三维检测的设备。两个激光源产生激光束。这些激光束的各部分被组合成复合射束，其撞击在要测量的对象上。然后其被对象反射并被照相机检测到。发射激光束的剩余部分作为具有不同入射角的参考射束而撞击在照相机上。由于激光束被经由分束器而被部分地组合，所以该设备具有增加的空间要求。

在这两个专利说明书中，两个或更多波长的光以相同的角度撞击在对象上。这引起所谓的斑点噪声，因为作为略微粗糙表面对象的后向散射光中的光的波的特性的结果，出现所谓的相长（亮）和相消（暗）干涉的区域。对象从而对于观察者而言看起来是“颗粒状的”，其被命名为斑点或斑点噪声。

由于上述原因，获得提供一种用于检测对象的3D结构以及用于使斑点噪声最小化的紧凑式设备的目的。

为了解决这个问题，本公开提供了一种用于检测对象的3D结构的设备，包括：

第一激光发射器，其产生具有第一波长的激光辐射，第二激光发射器，其产生具有第二波长的激光辐射，其中，第一波长不同于第二波长，光学器件，其中的至少一个是分束器，所述分束器在每种情况下将激光发射器的激光辐射分裂成参考辐射和照明辐射，其中，照明辐射撞击在要测量的对象上，被对象作为对象辐射反射并与参考辐射相干涉，以及检测器，其记录从其那里形成的干涉图， 其特征在于， 激光发射器被定位为使得第一激光发射器的照明辐射和第二激光发射器的照明辐射以不同的入射角撞击在对象上，以及所述设备包括测量装置，该测量装置测量激光发射器的激光辐射的两个波长，并影响对干涉图的记录。

该设备包括测量装置，其测量激光发射器的激光辐射的两个波长。该测量装置影响由检测器进行的干涉图的记录。诸如例如温度变化之类的让人烦恼的影响可能具有激光发射器产生具有波动波长的辐射的结果。借助于测量装置，确保了在评估干涉图时精确地知道由激光发射器产生的激光辐射的波长和波长的时间特性。

可选地，测量装置测量激光发射器的激光辐射的波长的时间特性，其中，控制装置在基本上恒定的波长的情况下对检测器进行致动，并且触发对干涉图的记录。

这因此意味着设备可选地包括允许测量激光发射器的激光辐射的波长的时间特性的测量装置并且该测量装置可选地被连接到控制装置，该控制装置适合于在基本上恒定的波长的情况下对检测器进行致动并用于触发对干涉图的记录。

在由检测器进行的干涉图的记录期间，如果波长的时间特性是基本上恒定的，则是有利的。在本发明的背景下，将术语基本上恒定的波长理解成是在发射波长的10^-6与10^-7倍范围内、即在约0.1-1pm范围内的波长波动。干涉图是用优选地10-100μs的曝光时间来记录的。短曝光时间确保即使在适度移动的对象的情况下相敏记录也不模糊。

还可行的是设备具有调节装置，其根据测量装置的测量结果而以使得发射的激光辐射的波长基本上恒定的方式来调节激光发射器。