[发明专利]基于光谱分布特性的三维形貌干涉测量快速垂直扫描方法

权利要求书

1.一种基于光谱分布特性的三维形貌干涉测量快速垂直扫描方法，其方法步骤如下：

步骤1、使用光谱仪测量光源经过白光显微干涉系统在其CCD位置处的光谱分布，得到光谱分布图，通过重心法求得CCD位置处光源的中心波长λ₀，进而求出CCD位置处光源的相干长度ΔL，转入步骤2；

步骤2、将样品放置入白光显微干涉系统，并将干涉物镜移至其工作距离之外，控制压电陶瓷使干涉物镜朝着样品方向按照每步step₁的步进量运动进行时序垂直粗扫描，控制CCD记录对应的图像，转入步骤3；

步骤3、对CCD记录的每幅图像进行灰度方差评价函数计算，得到其灰度方差值，并将记录的图像删除，比较灰度方差值，找到并记录样品上表面“最佳”干涉位置a，转入步骤4；

步骤4、控制压电陶瓷使干涉物镜继续朝着样品方向按照每步step₁的步进量运动进行时序垂直粗扫描，控制CCD记录对应的图像，对CCD记录的每幅图像进行灰度方差评价函数计算，得到其灰度方差值，并将记录的图像删除，比较灰度方差值，找到并记录样品下表面“最佳”干涉位置b，记录样品上表面“最佳”干涉位置a到样品下表面“最佳”干涉位置b的扫描步数N₁，转入步骤5；

步骤5、根据样品上表面“最佳”干涉位置a前后两帧图像的灰度方差值与阈值的比较，做出相应的移动策略，得到样品上表面条纹开始出现和结束的位置a_up和a_down；控制压电陶瓷按照每步step₂的步进量，从a_up到a_down进行时序垂直精扫描，并存储相应的上表面干涉图像；

根据样品下表面“最佳”干涉位置b前后两帧图像的灰度方差值与阈值的比较，做出相应的移动策略，得出样品下表面条纹开始出现和结束的位置b_up和b_down，转入步骤6；

步骤6、根据形貌复原算法的条件，对位置b_up和b_down分别进行修正，得到对应的修正后的位置b_up-R和b_down-R，控制压电陶瓷按照每步step₂的步进量，从b_up-R到b_down-R进行时序垂直精扫描，并存储相应的下表面干涉图像，计算出位置a_down到修正后的位置b_up-R之间跳过的距离，并将其换算成对应于步长step₂的精扫描步数n，转入步骤7；

步骤7、根据存储的样品上、下表面干涉图像以及样品上、下表面之间跳过的精扫描步数n，通过形貌复原算法复原样品的三维形貌。

2.根据权利要求1所述的基于光谱分布特性的三维形貌干涉测量快速垂直扫描方法，其特征在于：所述步骤1中，根据光谱分布图，通过重心法求得CCD位置处光源的中心波长λ₀的表达式如下：

式中，λ_max为光谱分布图中的最大截止波长，λ_min为光谱分布图中的最小截止波长，I(λ)是光谱分布图中波长λ对应的光强值；

CCD位置处光源的相干长度ΔL的表达式如下：

能发生干涉的范围为相干长度的两倍，即干涉条纹出现的范围长度length为：

3.根据权利要求1所述的基于光谱分布特性的三维形貌干涉测量快速垂直扫描方法，其特征在于：所述步骤2中，样品为高度达微米量级的物体。