[发明专利]一种表面轮廓成像装置及成像方法

权利要求书

1.一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，表面轮廓成像装置包括低相干光源，耦合器，扫描模块，3D成像模块，参考光模块，样品，光谱仪，计算机，2D成像模块；

所述低相干光源、耦合器、扫描模块、3D成像模块和样品依次设置，其中，所述低相干光源与耦合器光纤连接；所述耦合器与扫描模块光纤连接；

所述参考光模块设置在3D成像模块的一侧，所述2D成像模块设置在3D成像模块的另一侧；

所述2D成像模块、计算机、光谱仪依次设置，其中，所述2D成像模块与计算机为电连接；所述计算机与光谱仪电连接；

所述光谱仪和低相干光源设置在耦合器的同一端，且光谱仪与耦合器为光纤连接；

方法步骤包括：

步骤S1：设定(x，y)点的干涉光谱为I(x，y；K_i)，K_i表示面阵相机第i个像素代表的波数；将干涉光谱I(x，y；K_i)经过滤波器滤波，滤波后的干涉光谱经傅里叶变换，得到干涉光谱I(x，y；K_i)的幅度谱，设定幅度谱极大值点横坐标序数M(x，y)；

步骤S2：将干涉光谱I(x，y；K_i)均分成两部分，假定两部分光谱的中心波数分别为K_C1和K_C2，并对这两部分干涉光谱分别进行傅里叶变换，得到两部分干涉光谱的相位θ₁(x,y)和θ₂(x,y)，计算

步骤S3：A(x，y)的卷绕间隔为2π/(K_c1-K_c2)，由M(x，y)确定A(x，y)的卷绕次数，得到表面轮廓分布：

Round()表示四舍五入取整运算；

步骤S4：比较R(x,y)和2π(M(x，y)+1)/Δk的大小，对R(x,y)进行修正，Δk为光谱仪所对应的波数宽度，Δk等于2(K_c1-K_c2)。

2.根据权利要求1所述的表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，在步骤S4中，当所述R(x,y)大于2π(M(x，y)+1)/Δk时，对R(x,y)进行修正，即R(x,y)减去2π/(K_c1-K_c2)；当所述R(x,y)小于等于2π(M(x，y)+1)/Δk时，不对R(x,y)进行修正。

3.根据权利要求1所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述扫描模块包括第一透镜，X扫描振镜，第二透镜，第三透镜和Y扫描振镜；所述第一透镜的一端与所述耦合器一输出端连接，所述第一透镜、X扫描振镜，第二透镜，第三透镜和Y扫描振镜依次设置。

4.根据权利要求3所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述X扫描振镜位于第一透镜的焦面，且X扫描振镜也位于第二透镜的焦面；所述第二透镜和第三透镜的焦距之和作为第二透镜和第三透镜之间的距离；所述Y扫描振镜位于第三透镜的焦面。

5.根据权利要求3所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述3D成像模块包括分光棱镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第六透镜和Y扫描振镜之间依次设置有第四透镜、第五透镜和分光棱镜；且所述Y扫描振镜设置在所述第四透镜的焦面。

6.根据权利要求5所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述第四透镜和第五透镜的焦距之和作为第四透镜和第五透镜之间的距离；所述第五透镜和第六透镜的焦距之和作为第五透镜和第六透镜之间的距离。

7.根据权利要求1所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述参考光模块包括第七透镜和反射镜，所述反射镜位于第七透镜的焦面。

8.根据权利要求1所述的一种表面轮廓成像装置的成像方法，其特征在于，所述2D成像模块包括面阵相机和第八透镜。