[发明专利]一种精密面型测量装置

权利要求书

1.一种精密面型测量装置，用于对待测物体表面进行形貌测量，其特征在于，所述待测物体放置在位移台上，其中，所述装置包括：

光源，所述光源用于提供所述测量装置所需的照明光；

投影光栅，所述投影光栅接收所述照明光后形成投影光栅像；

第一双远心系统，所述第一双远心系统用于将所述投影光栅成像于所述待测物体表面上；

第二双远心系统，所述第二双远心系统用于接收来自所述待测物体表面镜面反射后的所述投影光栅像；

检测光栅组件，所述检测光栅组件用于接收来自所述第二双远心系统的所述投影光栅像，并将所述投影光栅像分裂为第一投影光栅像和第二投影光栅像；其中所述第一投影光栅像与检测光栅形成第一莫尔条纹，所述第二投影光栅像与检测光栅形成第二莫尔条纹，其中所述第一莫尔条纹和所述第二莫尔条纹为两个位相差恒定的莫尔条纹；

空间分光系统，所述空间分光系统用于接收所述第一莫尔条纹和所述第二莫尔条纹，并将所述第一莫尔条纹和所述第二莫尔条纹在空间上分开；

第一探测器，所述第一探测器用于接收第一莫尔条纹，并获得所述第一莫尔条纹的莫尔条纹光强I₁；

第二探测器，所述第二探测器用于接收第二莫尔条纹，并获得所述第二莫尔条纹的莫尔条纹光强I₂；

处理单元，所述处理单元用于根据所述莫尔条纹光强I₁和所述莫尔条纹光强I₂获得所述待测物体表面高度；

数据采集单元，所述数据采集单元的一端分别与所述第一探测器、所述第二探测器连接，用于获得所述第一莫尔条纹和所述第二莫尔条纹的信号信息；所述数据采集单元的另一端与所述处理单元连接，用于将放大和转换后的信号信息发送给处理单元；

光源监控单元，所述光源监控单元与所述光源连接，用于检测所述光源的状态和控制所述光源的发光强度；

其中，所述空间分光系统包括：

第一成像系统，所述第一成像系统位于所述检测光栅组件之后，用于将从所述莫尔条纹每个点发出的光转化为平行光，并使所述平行光的主光线会聚到所述第一成像系统的后焦面上；

偏振分光镜，所述偏振分光镜位于所述第一成像系统的后焦面上，用于将所述第一莫尔条纹和所述第二莫尔条纹从空间上分开；

第二成像系统，所述第二成像系统位于所述偏振分光镜之后，用于将空间上分开的所述第一莫尔条纹成像到所述第一探测器上，所述第二莫尔条纹成像到所述第二探测器上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述根据所述莫尔条纹光强I₁和莫尔条纹光强I₂获得所述待测物体表面高度，还包括：

根据归一化差分处理获得所述待测物体表面高度。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述根据归一化差分处理获得所述待测物体表面高度，包括：

根据公式获得所述待测物体表面高度，其中G为比例系数。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测光栅组件还包括：

偏振片，所述偏振片用于将从所述第二双远心系统发出的所述投影光栅像转化为线偏振光；

分光晶体，所述分光晶体位于所述偏振片之后，用于将所述线偏振光分裂为两个偏振态相互垂直的所述第一投影光栅像和所述第二投影光栅像，并产生一定量的空间错位；

检测光栅，所述检测光栅与所述两个偏振态相互垂直的所述第一投影光栅像和所述第二投影光栅像干涉分别形成第一莫尔条纹和第二莫尔条纹。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述第一探测器和第二探测器对称放置。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述第一探测器和所述第二探测器具有相同的几何尺寸和光学特性参数。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位移台具有调节单元，所述调节单元用于根据所述待测物体表面的形貌实时调节高度和/或倾斜角度。