[發明專利]微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統與測量方法

有效

• 申請號: 201410181248.2
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103983205B
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 郭彤;武志超;陳津平;傅星;胡小唐
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01Q60/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統，包括有由光學顯微干涉系統（31）、數字CCD攝像機（32）和圖像采集卡（33）依次連接構成的白光干涉微結構測試系統（3），其特征在于，還設置有固定在所述的白光干涉微結構測試系統（3）上的自感應音叉式原子力顯微測頭（1），位于自感應音叉式原子力顯微測頭（1）下方的用于放置被測樣品的掃描及位移平臺（5），分別與所述的掃描及位移平臺（5）電連接的納米測量機控制器（4）和壓電陶瓷控制器（6），其中，所述的白光干涉微結構測試系統（3）的輸出端電連接PC機（7），所述的自感應音叉式原子力顯微測頭（1）的輸出端通過高速數字信號處理伺服反饋控制系統（2）電連接PC機（7），所述的壓電陶瓷控制器（6）的輸出端還電連接納米測量機控制器（4），壓電陶瓷控制器（6）的輸入端通過高速數字信號處理伺服反饋控制系統（2）電連接PC機（7），所述的自感應音叉式原子力顯微測頭（1）包括有探針（11）、用于調整探針（11）位置的位置調整機構（12）和用于控制探針（11）工作的音叉探針控制器（13），其中，所述的位置調整機構（12）固定在所述的自感應音叉式原子力顯微測頭（1）中的光學顯微干涉系統（31）上，所述的探針（11）位于所述白光干涉微結構測試系統（3）的鏡頭下方，同時還位于被測樣品的上方，所述的音叉探針控制器（13）輸出端通過高速數字信號處理伺服反饋控制系統（2）電連接PC機（7）。

2.根據權利要求1所述的微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統，其特征在于，所述的位置調整機構（12）包括有二維精密位移臺和放置在所述二維精密位移臺上的測頭組件，所述的測頭組件包括有與所述的音叉探針控制器（13）電連接的探針電路板（121），設置在探針電路板（121）上中間開有貫通孔的底座（122），設置在底座（122）的貫通孔內并與所述的探針電路板（121）通過螺栓固定連接用于調整探針電路板（121）旋轉位置的手動旋轉臺（123），通過螺栓固定連接在所述底座（122）一側邊的連接臂（124），其中，所述的手動旋轉臺（123）上設置有一用于推動手動旋轉臺（123）旋轉的手柄（126），所述的底座（122）上與所述的手柄（126）相對應的設置有用于限定手動旋轉臺（123）旋轉角度的限位磁鐵（125），所述的探針（11）設置在所述的探針電路板（121）的側端部。

3.根據權利要求1所述的微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統，其特征在于，所述的掃描及位移平臺（5）包括有用于放置被測樣品的高頻壓電陶瓷臺（51）和與所述的高頻壓電陶瓷臺（51）相連接的納米測量機（52），其中，所述的高頻壓電陶瓷臺（51）的輸入端連接所述的壓電陶瓷控制器（6），所述的納米測量機（52）連接納米測量機控制器（4）。

4.根據權利要求1或3所述的微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統，其特征在于，所述的納米測量機控制器（4）包括有與所述的納米測量機（52）輸入端相連的電機控制器（41），與所述的納米測量機（52）輸出端相連的激光干涉儀（42），以及分別與壓電陶瓷控制器（6）和PC機（7）相連的平臺控制器（43），其中，所述的激光干涉儀（42）、平臺控制器（43）和電機控制器（41）依次連接。

5.根據權利要求1所述的微陣列型復雜曲面光學元件的復合測量系統，其特征在于，所述的高速數字信號處理伺服反饋控制系統（2）包括有依次連接的AD轉換模塊（21）、高速數字信號處理器（22）和DA轉換模塊（23），所述的高速數字信號處理器（22）過RS232接口（24）連接PC機（7），其中，所述的AD轉換模塊（21）的輸入端連接自感應音叉式原子力顯微測頭（1）中的音叉探針控制器（13）的輸出端，所述的DA轉換模塊（23）的輸出端連接壓電陶瓷控制器（6）。