[发明专利]基于结构光照明的面形测量装置和方法

摘要

基于结构光照明的面形测量装置和方法，属于光学显微成像与测量技术领域。本发明专利的技术特点是：装置包括：结构光照明模块、轴向扫描模块和探测模块。本发明在常规结构光照明显微系统中增加由偏振分光镜、低孔径物镜、管镜和平面反射镜等组成的轴向扫描装置，实现结构光照明条纹在被观测样品空间的高速轴向移动，并且利用窗口傅里叶变换对不同z向位置条纹投影下拍摄的图片进行处理，计算每个子区域图像在投影条纹频率处的相关系数，获取每个横向位置清晰度轴向响应曲线，曲线的峰值位置即为样品该横向位置的相对高度，最终获取样品表面面形。该发明具有装调简单，轴向扫描速度快，测量结果受样品表面反射率差异影响小和信噪比高的优点。

主权项

1.基于结构光照明的面形测量装置，其特征在于：包括结构光照明模块、轴向扫描模块和探测模块；所述结构光照明模块由两路照明光路组成，第一路照明光路按照光线传播方向依次为：激光器(1)、传导光纤(2)、准直镜(3)、偏振分光镜一(4)、振幅型正弦光栅一(5)和管镜一(6)；第二路照明光路按照光线传播方向依次为：激光器(1)、传导光纤(2)、准直镜(3)、偏振分光镜一(4)、平面反射镜一(7)、振幅型正弦光栅二(8)和管镜二(9)；所述轴向扫描模块按照光线传播方向依次为：分光镜二(13)、分光镜一(10)、物镜一(11)、平面反射镜二(12)、管镜三(14)、管镜四(15)、分光镜三(16)和物镜二(17)；所述探测模块由两路探测光路组成，第一路探测光路按照光线传播方向依次为：偏振分光镜二(19)、平面反射镜三(22)、管镜五(23)和CCD一(24)；第二路探测光路按照光线传播方向依次为：偏振分光镜二(19)、管镜六(20)和CCD二(21)；所述结构光照明模块的两路照明光路共用偏振分光镜一(4)；物镜二(17)的下方设置被测样品(18)；激光器(1)发出激发光，经过传导光纤(2)和准直镜(3)之后形成平行光，经过偏振分光镜一(4)将光束分为偏振方向正交的两路平行光，其中一路通过振幅型正弦光栅一(5)调制后，经过管镜一(6)出射，另一路通过振幅型正弦光栅二(8)调制后，经过管镜二(9)出射，两束照明光经过分光镜二(13)、分光镜一(10)合为一束照明光，依次经过物镜一(11)、平面反射镜二(12)、管镜三(14)、管镜四(15)、分光镜三(16)和物镜二(17)出射到被测样品(18)表面；照射在样品表面正弦分布的光经样品表面反射后，依次经过物镜二(17)、分光镜三(19)和偏振分光镜二(22)后被分为两路偏振方向相互垂直的信号光，第一路信号光通过管镜五(22)后被CCD一(24)探测，第二路信号光通过管镜六(20)后被CCD二(21)探测。