[發明專利]一種應用于激光外差干涉儀的基于雙軸MEMS反射振鏡和F-Theta透鏡的線性掃描系統

無效

• 申請號: 201010246041.0
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN101915542A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發明（設計）人: 王春暉;高龍;李彥超;叢海芳;曲楊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B9/02
• 分類號: G01B9/02;G01N21/01;G01N21/45;G02B26/10;G02B13/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種利用光學透鏡的掃描系統，具體涉及一種應用于激光外差干涉儀的基于雙軸MEMS反射振鏡和F-Theta透鏡的線性掃描系統。

背景技術

激光外差干涉儀以其測量精度高、速度快、對待測樣品無損害、靈敏度高等優點，在半導體硅片檢測，光學玻璃生產監測，超光滑表面檢測過程越來越受到廣泛的應用。然而，傳統的激光外差干涉儀中的對待測樣品的掃描測量是通過樣品的運動來達到掃描的目的，這種掃描方式簡單且易實現，但在精度上不能滿足要求。相比之下，快速光掃描技術就顯得優勢明顯。

光掃描技術是上世紀70年代中期以后出現的一種動態測試技術，它主要利用白光或激光形成對被測對象的掃描運動，配合光電器件，電子技術與計算機，構成各種精密測試方法，這種技術適合于精密測試方法。目前，從高精度的自動定位，面型檢測，三維尺寸計量，表面瑕疵檢查一直到超級市場的自動收貨都已經應用了光掃描技術。自從MEMS振鏡問世以來，就受到廣大科研人員的青睞。它具有振動精度高，體積小，成本低，振動頻率高等特點。目前世界上比較著名的幾家公司，比如MARADIN,?HIPERSCAN,?FRAUHOFER等公司研發生產的MEMS振鏡，可以實現在空間的1維和2維掃描，其在空間的掃描角度可以達到20⁰。雖然MEMS振鏡具有上述多種優點，但是MEMS的振動原理是通過對相應的轉軸施加驅動信號，使得在相應的軸上產生不同的扭矩，從而達到在空間振動的目的。這種振動原理使空間掃描角度和時間是一種正弦形式的關系，給線性勻速的掃描的方式帶來一定的困難。

目前在國內外市場上，F-Theta透鏡已經取得了廣泛的應用，如激光掃描系統，激光打標，刻印，光學精細加工，激光防偽和生物掃描儀等精密設備中常采用F-Theta透鏡實現掃描功能。然而，以上這些應用僅僅局限在光束的單方向傳播上。換句話說，光束只是一個方向從F-Theta透鏡出射，在空間的像平面上掃描出一系列光斑。另外，F-Theta透鏡所采用的光源都是針對于可見光波段來實現研究和生產的。第三，目前的F-Theta掃描透鏡僅僅考慮光束在像平面上的掃描成像質量，對于掃描光束的方向性問題并沒有過多考慮。

總之，現有的MEMS振鏡的空間掃描角度和掃描時間是非線性的關系。而F-Theta掃描透鏡具有以下三個方面的不足，一，掃描透鏡的適用波長單一，停留在可見光波段。二，掃描光束單方向傳播掃描。三，掃描光束和成像面不垂直。以上這些問題給應用在近紅外外差干涉儀中的混合光學掃描帶來很大的困難。

發明內容

為了解決現有的光學掃描系統適用波長單一且無法實現線性勻速掃描的問題，本發明提供一種應用于激光外差干涉儀的基于雙軸MEMS反射振鏡和F-Theta透鏡的線性掃描系統。

本發明的一種應用于激光外差干涉儀的基于雙軸MEMS反射振鏡和F-Theta透鏡的線性掃描系統，所述掃描系統包括????????????????????????????????????????????????激光器、偏振分束棱鏡、1/4波片、雙軸MEMS反射振鏡、三片式F-Theta透鏡組、高反射鏡和光電探測器，所述高反射鏡的反射率為96%~100%，所述雙軸MEMS反射振鏡位于所述三片式F-Theta透鏡組的系統焦距處，

所述激光器輸出波長為的線偏振光至偏振分束棱鏡的一個信號接收端，所述偏振分束棱鏡將所接受的線偏振光透過輸出，所述經偏振分束棱鏡透過輸出的線偏振光通過1/4波片變換為圓偏振光后輸入至雙軸MEMS反射振鏡的有效反射單元，所述雙軸MEMS反射振鏡將輸入的圓偏振光反射輸出至三片式F-Theta透鏡組的信號通訊端面，所述三片式F-Theta透鏡組輸出圓偏振平行光至待掃描物體，經所述待掃描物體透射的圓偏振平行光輸入至高反射鏡的反射端面，所述高反射鏡將輸入的圓偏振平行光反射輸出偏振方向旋轉90°的圓偏振平行光，所述偏振方向旋轉90°的圓偏振平行光按原光路返回至雙軸MEMS反射振鏡的有效反射單元，經所述雙軸MEMS反射振鏡反射回的偏振方向旋轉90°的反射圓偏振光通過1/4波片后輸出偏振方向旋轉90°的反射線偏振光至線偏振分束棱鏡，所述偏振方向旋轉90°的反射線偏振光經所述偏振分束棱鏡反射輸入至光電探測器的信號接收端。