[發明專利]激光共聚焦測高方法

有效

• 申請號: 202010467720.4
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111366088B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 馬雙雙;李夢夢
• 申請（專利權）人: 嘉興景焱智能裝備技術有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01B11/30
• 代理公司: 上海霖睿專利代理事務所(普通合伙) 31391
• 代理人: 黃燕石;陳得宗

本發明涉及精密光學儀器測量系統技術領域，公開了一種激光共聚焦測高系統，包括共聚焦直線光路和激光光源，在所述激光光源與其后側的照明后鏡組之間設置雙孔模塊，所述雙孔模塊包括并排布置的第二分光棱鏡和第三分光棱鏡，所述第三分光棱鏡的分光面與第二分光棱鏡的分光面在激光光路的法向面上翻轉90度，在第三分光棱鏡的透光光路和分光光路上，分別設置正離焦測試PMT和負離焦測試PMT，在正離焦測試PMT的光路上的正離焦位置設置正離焦小孔，在負離焦測試PMT的光路上的負離焦位置設置負離焦小孔。本發明還公開了激光共聚焦測高方法。本發明對待測物面的高度范圍內實現高精度測高功能，并能判斷表面具體的凸凹特征。

技術領域

本發明涉及精密光學儀器測量系統技術領域，尤其涉及一種激光共聚焦測高方法。

背景技術

參見附圖1，激光共焦測量是基于共焦成像原理實現的。點光源P位于準直物鏡L1的焦點上，發出的平行光經分光鏡分光進入成像物鏡L2，在L2的焦點上成點光源P的像，即圖1中待測樣品P'。準直物鏡L1的焦距為F1, 準直物鏡L2的焦距為F2,當被測件（試樣）表面位于L2的焦面上時（物距D1=F2），入射光原路返回，過分光鏡和另一準直物鏡L3后，在L3的焦點上成點光源P的第二次成像，即圖1中探測器P''。只有當P，P'，P''在各自光學元件的焦點位置上，才成立共軛的成像關系，這就稱為共焦成像。

現有的激光共聚焦技術，大多應用在顯微系統中。如中國專利“共焦點顯微鏡、光學式高度測定方法及自動聚焦方法”（公開號：CN1511248A）。該系統有四種應用，分別是第1種共焦點顯微鏡、第2種共焦點顯微鏡、一種光學式高度測定方法、一種自聚焦方法。

該系統是由具有鹵素光源或水銀光源等的光源發出光線，光源與透鏡2共同構成照明光學系統，經過分光鏡3。在經過分光鏡的反射光路上，由掃描盤4、成像透鏡6、1/4波長板7、可變光圈13、物鏡8和待測物體9組成了第1種共焦點顯微鏡；當該系統工作時，到達待測表面的光線經過反射后經過物鏡等到達分光鏡進行分光，經過透鏡10、光圈141、透鏡11用CCD相機12進行攝影，該圖像被計算機14獲取。通過兩個光學系統，CCD相機拍攝物鏡8的焦點面附近的分割圖像。圖像顯示在計算機14的顯示器上，則只有焦點面看起來是明亮的，沿光軸方向離開焦點面的部分看起來比較暗。并且，如果利用焦點移動裝置15沿光軸方向移動待測樣本或物鏡8獲取多張圖像，則可以獲得待測樣本9的三維信息。

根據所獲得的樣本數據，擬合函數，該函數應使用高斯分布，并且在更換物鏡的時候，其NA也會發生變化，則該系統測試精度和范圍也會發生改變。

現有的共焦測量系統大多都是為了使其受眾面更廣，實現更多測量要求，比如物體輪廓測量、透明物體厚度測量、角度測量等等，為了兼容多樣測量目標，則表現為結構復雜、體積大，不方便在設備中集成；由于不同受眾對測試精度和測試范圍不同，則系統表現為配置多，測試數據量大，算法處置速度變慢，減低了工作效率。并且大多數單孔測量系統無法直接判斷測試表面具體特征是凸起還是凹陷。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種激光共聚焦測高方法，在待測物面的高度范圍內實現高精度測高功能，并能判斷表面具體的凸凹特征。

本發明采取的技術方案是：