[發(fā)明專利]一種表面輪廓成像裝置及成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110536383.4
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113267142B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王毅;張鑫超;彭思龍;汪雪林;顧慶毅;王一潔;趙效楠;郭曉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)秦皇島分校;蘇州中科行智智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京精金石知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11470
• 代理人: 劉俊玲

1.一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，表面輪廓成像裝置包括低相干光源，耦合器，掃描模塊，3D成像模塊，參考光模塊，樣品，光譜儀，計算機，2D成像模塊；

所述低相干光源、耦合器、掃描模塊、3D成像模塊和樣品依次設(shè)置，其中，所述低相干光源與耦合器光纖連接；所述耦合器與掃描模塊光纖連接；

所述參考光模塊設(shè)置在3D成像模塊的一側(cè)，所述2D成像模塊設(shè)置在3D成像模塊的另一側(cè)；

所述2D成像模塊、計算機、光譜儀依次設(shè)置，其中，所述2D成像模塊與計算機為電連接；所述計算機與光譜儀電連接；

所述光譜儀和低相干光源設(shè)置在耦合器的同一端，且光譜儀與耦合器為光纖連接；

方法步驟包括：

步驟S1：設(shè)定(x，y)點的干涉光譜為I(x，y；K_i)，K_i表示面陣相機第i個像素代表的波數(shù)；將干涉光譜I(x，y；K_i)經(jīng)過濾波器濾波，濾波后的干涉光譜經(jīng)傅里葉變換，得到干涉光譜I(x，y；K_i)的幅度譜，設(shè)定幅度譜極大值點橫坐標(biāo)序數(shù)M(x，y)；

步驟S2：將干涉光譜I(x，y；K_i)均分成兩部分，假定兩部分光譜的中心波數(shù)分別為K_C1和K_C2，并對這兩部分干涉光譜分別進(jìn)行傅里葉變換，得到兩部分干涉光譜的相位θ₁(x,y)和θ₂(x,y)，計算

步驟S3：A(x，y)的卷繞間隔為2π/(K_c1-K_c2)，由M(x，y)確定A(x，y)的卷繞次數(shù)，得到表面輪廓分布：

Round()表示四舍五入取整運算；

步驟S4：比較R(x,y)和2π(M(x，y)+1)/Δk的大小，對R(x,y)進(jìn)行修正，Δk為光譜儀所對應(yīng)的波數(shù)寬度，Δk等于2(K_c1-K_c2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，在步驟S4中，當(dāng)所述R(x,y)大于2π(M(x，y)+1)/Δk時，對R(x,y)進(jìn)行修正，即R(x,y)減去2π/(K_c1-K_c2)；當(dāng)所述R(x,y)小于等于2π(M(x，y)+1)/Δk時，不對R(x,y)進(jìn)行修正。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述掃描模塊包括第一透鏡，X掃描振鏡，第二透鏡，第三透鏡和Y掃描振鏡；所述第一透鏡的一端與所述耦合器一輸出端連接，所述第一透鏡、X掃描振鏡，第二透鏡，第三透鏡和Y掃描振鏡依次設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述X掃描振鏡位于第一透鏡的焦面，且X掃描振鏡也位于第二透鏡的焦面；所述第二透鏡和第三透鏡的焦距之和作為第二透鏡和第三透鏡之間的距離；所述Y掃描振鏡位于第三透鏡的焦面。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述3D成像模塊包括分光棱鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；所述第六透鏡和Y掃描振鏡之間依次設(shè)置有第四透鏡、第五透鏡和分光棱鏡；且所述Y掃描振鏡設(shè)置在所述第四透鏡的焦面。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述第四透鏡和第五透鏡的焦距之和作為第四透鏡和第五透鏡之間的距離；所述第五透鏡和第六透鏡的焦距之和作為第五透鏡和第六透鏡之間的距離。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述參考光模塊包括第七透鏡和反射鏡，所述反射鏡位于第七透鏡的焦面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面輪廓成像裝置的成像方法，其特征在于，所述2D成像模塊包括面陣相機和第八透鏡。