[發明專利]測厚探頭、測厚裝置及測厚方法

有效

• 申請號: 202210890444.1
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115077401B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 王三宏;金少峰;楊灝
• 申請（專利權）人: 深圳市深視智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳舟苗

1.一種測厚探頭，其特征在于，所述測厚探頭包括：

準直鏡，所述準直鏡用于將發散的第一高斯光束轉換為準直的第二高斯光束；以及

光束轉換組件，所述光束轉換組件與所述準直鏡間隔設置，用于將所述第二高斯光束轉換為第一貝塞爾光束，其中，所述第一貝塞爾光束具有無衍射區段，所述光束轉換組件包括第一凸錐透鏡，所述第一凸錐透鏡用于輸出所述第一貝塞爾光束，輸出的所述第一貝塞爾光束出射至透明或半透明待測平板或薄膜的兩個界面，所述光束轉換組件還用于分別接收被所述透明或半透明待測平板或薄膜的兩個界面沿原光路反射或后向散射所述第一貝塞爾光束而得到的兩束第一光束，并轉換合成準直的第二光束，所述第二光束經由所述準直鏡轉換為會聚的第三光束，所述第三光束用于計算所述透明或半透明待測平板或薄膜的厚度。

2.如權利要求1所述的測厚探頭，其特征在于，所述第一貝塞爾光束的無衍射區段的長度與入射至所述第一凸錐透鏡的準直光束的束腰半徑成正比，與所述第一凸錐透鏡的底角角度成反比。

3.如權利要求1所述的測厚探頭，其特征在于，所述光束轉換組件還包括：

凹錐透鏡，所述凹錐透鏡設于所述第一凸錐透鏡與所述準直鏡之間，用于將所述第二高斯光束轉換為發散的第一環形空心光束；以及

第二凸錐透鏡，所述第二凸錐透鏡設于所述凹錐透鏡與所述第一凸錐透鏡之間，所述第二凸錐透鏡的凸出錐面結構與所述凹錐透鏡的凹陷錐面結構相對設置，且所述第二凸錐透鏡的凸出錐面結構的底角與所述凹錐透鏡的凹陷錐面結構的底角相等，所述第二凸錐透鏡用于將所述發散的第一環形空心光束轉換為準直的第二環形空心光束并出射至所述第一凸錐透鏡。

4.如權利要求1所述的測厚探頭，其特征在于，所述光束轉換組件還包括：

第三凸錐透鏡，所述第三凸錐透鏡設于所述第一凸錐透鏡與所述準直鏡之間，用于將所述第二高斯光束轉換為發散的第三環形空心光束；以及

第二凸錐透鏡，所述第二凸錐透鏡設于所述第三凸錐透鏡與所述第一凸錐透鏡之間，所述第二凸錐透鏡的凸出錐面結構與所述第三凸錐透鏡的凸出錐面結構相對設置，且所述第二凸錐透鏡的凸出錐面結構的底角與所述第三凸錐透鏡的凸出錐面結構的底角相等，所述第二凸錐透鏡用于將所述發散的第三環形空心光束轉換為準直的第四環形空心光束并出射至所述第一凸錐透鏡。

5.如權利要求1-4任意一項所述測厚探頭，其特征在于，所述測厚探頭還包括：

遮光罩，內含至少一個光闌，所述遮光罩設于所述第一凸錐透鏡背離所述準直鏡的一側，用于對所述兩束第一光束中的雜散光進行遮光過濾。

6.一種測厚裝置，其特征在于，所述測厚裝置包括：

如權利要求1-5任意一項所述的測厚探頭；

光纖，所述光纖的一端連接于所述測厚探頭，用于傳輸光束；以及

譜干涉測量儀，所述譜干涉測量儀連接于所述光纖的另一端，所述譜干涉測量儀發出高斯光束至所述測厚探頭，并接收從所述測厚探頭返回的光束，以用于光程差測量。

7.如權利要求6所述的測厚裝置，其特征在于，所述譜干涉測量儀包括：

寬譜光源，所述寬譜光源用于輸出初始高斯光束；

光耦合器，所述光耦合器用于將所述初始高斯光束耦合至所述測厚探頭，并用于將從所述測厚探頭返回的光束耦合至光譜儀；

光譜儀，所述光譜儀用于接收從所述測厚探頭返回的光束，并進行功率譜測量，以得到干涉功率譜；以及

數據處理機，所述數據處理機電連接于所述光譜儀，以接收所述干涉功率譜并根據所述干涉功率譜得到光程差，并根據所述光程差計算透明或半透明待測平板或薄膜的厚度。