[發(fā)明專利]橫向快速掃描共焦測量裝置及基于該裝置的光學元件表面輪廓測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710103553.3
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106908012A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉儉;王宇航;谷康;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 岳泉清

1.橫向快速掃描共焦測量裝置，其特征在于，該測量裝置包括照明模塊、掃描模塊、探測模塊和寬場成像模塊；

照明模塊按照照明光傳播方向依次為激光器(1)、單模光纖(2)、準直器(3)、二向色鏡(4)、分光棱鏡(9)和物鏡(10)；

探測模塊按照信號光傳播方向依次為物鏡(10)、分光棱鏡(9)、二向色鏡(4)、濾光片(5)、第一收集透鏡(15)、多模光纖(16)和光電倍增管(6)；

掃描模塊包括二維掃描振鏡(14)、掃描透鏡(13)和管鏡(12)；

寬場成像模塊包括CCD(7)和第二收集透鏡(8)；

激光器(1)發(fā)出激光光束，激光光束通過單模光纖(2)入射至準直器(3)，經(jīng)過準直器(3)準直后形成平行光入射至二向色鏡(4)，經(jīng)過二向色鏡(4)的透射光依次經(jīng)過二維掃描振鏡(14)、掃描透鏡(13)、管鏡(12)、分光棱鏡(9)和物鏡(10)，在待測樣品(11)上形成聚焦光斑；

待測樣品(11)表面激發(fā)出的反射光通過物鏡(10)入射至分光棱鏡(9)，經(jīng)過分光棱鏡(9)的反射光入射至第二收集透鏡(8)，經(jīng)過第二收集透鏡(8)后入射至CCD(7)；經(jīng)過分光棱鏡(9)的透射光依次經(jīng)過管鏡(12)、掃描透鏡(13)和二維掃描振鏡(14)，入射至二向色鏡(4)，經(jīng)過二向色鏡(4)的反射光依次經(jīng)過濾光片(5)和第一收集透鏡(15)，通過多模光纖(16)被光電倍增管(6)收集。

2.根據(jù)權利要求1所述的橫向快速掃描共焦測量裝置，其特征在于，所述激光器(1)的發(fā)射波長為532nm，照明光經(jīng)過物鏡(10)后光功率小于30mW。

3.根據(jù)權利要求1所述的橫向快速掃描共焦測量裝置，其特征在于，多模光纖(16)位于第一收集透鏡(15)的后焦面上。

4.根據(jù)權利要求1所述的橫向快速掃描共焦測量裝置，其特征在于，待測樣品(11)安裝在氣浮直線導軌上。

5.基于權利要求1或4所述橫向快速掃描共焦測量裝置的光學元件表面輪廓測量方法，其特征在于，該測量方法的具體過程為：

步驟1、激光器(1)發(fā)出激光光束，激光光束經(jīng)過準直器(3)后形成平行光，平行光經(jīng)過掃描模塊、分光棱鏡(9)和物鏡(10)后，在待測樣品(11)上形成聚焦光斑；

步驟2、待測樣品(11)表面激發(fā)出的反射光經(jīng)過物鏡(10)、分光棱鏡(9)、掃描模塊、二向色鏡(4)、濾光片(5)和第一收集透鏡(15)，被光電倍增管(6)收集，獲得初始位置的電壓值；

步驟3、根據(jù)電壓值獲得被測點的橫向包絡曲線，通過包絡解算獲得被測點的橫向坐標；

步驟4、通過調(diào)節(jié)掃描模塊的二維掃描振鏡(14)，使聚焦光斑在待測樣品(11)的表面產(chǎn)生橫向平移，通過光電倍增管(6)獲得當前位置的電壓值；

步驟5、根據(jù)電壓值獲得光束橫向掃描時所有被測點的橫向包絡曲線，通過包絡解算獲得所有被測點的橫向坐標，形成表面輪廓掃描成像。