[發明專利]多波長干涉測量中提高PZT相移調制起點對齊精度的方法

有效

• 申請號: 201710325737.4
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107014310B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 翟中生;周立;王選擇;呂清花;張艷紅;程壯;楊練根
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種多波長干涉測量中提高PZT相移調制起點對齊精度的方法，在PZT實現相移的多波長干涉測量中，由于PZT的非線性和遲滯性而帶來的各波長測量起點位置不一致的問題，需要對相移起點位置進行對齊，現有方法起點對齊精度的不高，影響測量結果。本發明在粗對齊的基礎上，尋找同時滿足三種條件的零級干涉條紋點：單波長初相位很小、近波長相位差很小、遠波長相位差很小。根據找到的零級干涉條紋上的點，利用算法對各波長粗對齊的初相位進行進一步精對齊，實現各波長相移起點位置高精度對齊，從而提高測量精度。解決了在多波長干涉測量過程中由于初相位對齊精度不高而帶來的測量誤差，極大地提高了后續測量結果的精度和可靠性。

技術領域

本發明屬于多波長干涉測量技術領域，尤其涉及一種在多波長輪換的PZT相移調制干涉測量中，提高各波長在相移起點位置對齊精度的方法。

背景技術

在測量物體表面形貌的方法中，顯微干涉測量一直是熱門方法之一。在對比了單波長干涉測量結果和多波長干涉測量結果之后，發現多波長干涉測量結果不僅能擴大測量深度范圍，而且利用多波長干涉測量結果還可以校正單波長的測量結果，從而減小測量誤差。

在運用多波長干涉測量方法的時候，目前應用最廣泛的是用PZT實現相移調制，但由于PZT的驅動非線性以及慣性大的特點，導致不同波長輪換時，PZT相移調制起點位置很難保證一致，從而影響測量的準確性。因而需要找到一種對齊方法使各測量波長在相同起點位置開始驅動相移。

有些學者利用位置計量系統進行位置反饋，這種方法能一定程度上保證起點位置的對齊，但對齊精度受計量系統的精度影響。還有學者采用“弓”字型路徑的驅動PZT，通過對PZT施加小步距的反向驅動電壓，以克服PZT向前驅動的慣性，并在不同波長之間輪換時，使上一種波長的驅動終止位置為下一種波長驅動的起始位置，保證波長輪換時銜接點位置重合，這類方法在一定程度上能減小起點對齊誤差，但受計算方法的影響，對齊后的初相位仍存在不可忽視的誤差。現有的對齊方法能消除整數倍波長誤差的影響，但最終測量精度受初相位對齊精度的影響。

針對現有PZT驅動的多波長干涉測量不同波長起點位置高精度對齊的問題，急需要提出相應的方法來實現。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多波長干涉測量中PZT相移調制起點高精度對齊方法，利用粗對齊后不同波長的初相位存在對齊誤差，尋找滿足零級干涉條紋的點，將不同波長的相移起點通過軟件算法實現對齊。其目的在于提高不同波長相位調制起點一致性，從而提高測量精度的問題。

本發明所采用的技術方案是：一種多波長干涉測量中提高PZT相移調制起點對齊精度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：利用PZT實現相移，得到λ₁，λ₂，λ₃三種波長干涉圖樣；

步驟2：根據干涉圖樣得到各個波長粗對齊的初相位計算近波長相位差遠波長相位差其中x,y表示干涉圖樣中像素點的橫縱坐標值；

步驟3：根據單波長相位差近波長相位差遠波長相位差制定零級干涉條紋的相位判斷條件，找出滿足條件的所有點；

步驟4：根據滿足零級干涉條紋所有點的相位，將λ₂，λ₃對應的初相位相對λ₁的初相位進行對齊，使得三種波長的相移起點位置一致；

步驟5：根據對齊后的相位值進行表面形貌高度計算。

本發明的技術效果是：一種多波長干涉測量中提高PZT相移調制起點對齊精度的方法，適用于在多波長干涉測量中不同波長的初相位進行了粗對齊的情況，減小了因初相位對齊不一致問題所帶來的后續恢復形貌信息所帶來的誤差，提高了多波長干涉測量的精度，且此方法與其它方法相比較，具有更高的對齊精度，能有效提高形貌測量精度和可靠性。

附圖說明