[发明专利]一种表面形貌测量装置及方法

权利要求书

1.一种表面形貌测量装置，其特征在于，包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，所述运动台与所述探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于所述检测台，所述运动台带动所述探测装置或者所述检测台使二者之间产生相对运动；所述分束装置接收所述待检测样品的反射光束的光轴与所述运动平台的法线之间存在夹角θ。

2.根据权利要求1所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述光源单元包括光源本体以及由第一透镜和第二透镜组成的透镜组，所述透镜组正对所述分束装置。

3.根据权利要求1所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述分束装置包括分束器、设置于所述分束器下方的第三透镜和设置于所述分束器上方的第四透镜。

4.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第四透镜上方设有探测器，所述运动台设置于所述第三透镜下方。

5.根据权利要求2所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第二透镜与所述分束装置之间还设有起偏镜。

6.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第四透镜与所述分束器之间还设有检偏镜。

7.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第三透镜处还设有环形光源。

8.一种表面形貌测量方法，其特征在于，使用如权利要求1～7中任意一项所述的所述表面形貌测量装置，包括以下步骤：

步骤一：采集图像；通过运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动，期间运动台通过其内部的编码尺或控制器触发光源单元、分束装置和探测装置形成的成像系统拍照，触发拍照位置X1，X2，X3，…，Xn，沿扫描方向取像系统的视场FOV_X，焦深为DOF，设为γ个焦深范围，采集过程相同区域需要保证有M(M≥3)个图像叠加，即形貌测量系统运行需要满足如下关系：

(X_i+M-X_i)·sin(θ)≤γ·DOF；

步骤二：通过图像平移获得图像间相同ROI区域。穷变换方法为：

Reigon(j)＝Reigon[i-(X_j-X_i)/P_X]；

其中为像素在物理空间的等效尺寸；

步骤三：确定图像的清晰度量度，通过以使用拉普拉斯算子能量方法来计算清晰度，公式如下：

步骤四：计算名义离焦量，通过对不同图像间的ROI变换，得到第i张到第I+M张照片的对应ROI的名义离焦量为：

步骤五：二项式拟合得到焦平面位置，对应的ROI相对于理想焦平面的偏差：

步骤六：计算焦离量，通过抛物线模型来计算焦离量，设其二项式系数为a,b,c，通过最小二乘法得，得到最佳聚焦平面-b/2a，进而得到第i个ROI中各像素的离焦量：

步骤七：计算样品的高度数据：

步骤八：计算得到第j个ROI的超景深图像：

Image_C(x，y)＝Image(Reigon[MAX(S_i(x，y)，S_i+1(x，y)，...，S_i+M(x，y))]

9.根据权利要求8所述的一种表面形貌测量方法，其特征在于，所述步骤三中也可以采用Brenner梯度函数来评价图像的清晰度。

10.根据权利要求8所述的一种表面形貌测量方法，其特征在于，所述步骤六中也可以采用标准的点扩散函数来测最佳聚焦位置，进而得到第i个ROI中各像素的离焦量。