[发明专利]一种可连续变倍的表面形貌测量装置

说明书

本发明公开了一种可连续变倍的表面形貌测量装置，包括光源、集光镜系统、分光棱镜、干涉物镜、变倍光学系统、成像光学系统、面阵CCD相机、微移动装置和载物台。集光镜系统出射光朝向分光棱镜，分光棱镜的反射光朝向干涉物镜；变倍光学系统同轴设置在分光棱镜与成像光学系统之间；干涉成像光路与照明光路通过分光棱镜衔接于一体。变倍光学系统为连续变倍光学系统，包括补偿组、变倍组和固定组。本装置可针对不同的放大倍率要求，不需要更换物镜，只需调节变倍光学系统的放大倍率M，即可实现变大或缩小测量视场范围，且放大倍数连续可调。适用于相位差干涉法或者垂直扫描白光干涉法实现表面形貌测量。

技术领域

本发明涉及表面形貌测量技术领域，具体是一种可连续变倍的表面形貌测量装置。

背景技术

近年来，随着精密制造技术的不断进步与发展，尤其是在半导体纳米制程工艺、微机电系统、纳米复合材料、超精密加工等领域，利用非破坏性的例如光学干涉方法及其装置测量物体三维表面形貌的技术已得到日益广泛的应用。干涉显微技术是光学干涉技术和显微技术相结合的产物，通过在干涉系统中增加显微放大系统，提高干涉图的横向分辨率，使之能够完成微纳结构的三维表面形貌测量。目前本领域已为使用者公知的光学干涉测量方法主要有移相干涉法和白光干涉垂直扫描法两种类型的测量方法。对于精细的物体三维表面形貌测量，干涉显微技术具有不接触样品表面、不破坏样品结构、高灵敏度和快速测量的特点。公开号为CN101625231的中国专利文献公开了一种白光干涉光学轮廓仪，具有大量程、非接触测量的特点。但这种测量装置包含的物镜是相对固定设置，按倍率分为5×、10×、50×等。如若在测量时对视场有不同的放大倍率要求，需要更换物镜来达到变倍目的，且倍率变化不连续。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可连续变倍的表面形貌测量装置，具有结构简单紧凑、放大倍率连续可调等特点。

实现上述目的，本发明采用的技术解决方案为：

一种可连续变倍的表面形貌测量装置，包括光源、接收光源发射光的分光棱镜、干涉物镜、微移动装置、变倍光学系统、成像光学系统、面阵CCD相机、载物台；微移动装置与干涉物镜依次同轴设置在分光棱镜的反射光路方向上；干涉物镜与成像光学系统同轴设置在分光棱镜的两侧，构成干涉成像光路；变倍光学系统同轴设置在分光棱镜与成像光学系统之间；面阵CCD相机同轴设置在成像光学系统的上方；载物台设置在干涉物镜的下方；其中，变倍光学系统包括补偿组、变倍组和固定组；补偿组、变倍组和固定组按照从物方到像方的顺序依次同轴设置；变倍组做线性移动来改变焦距的大小；补偿组做非线性移动以补偿像面位移，保持像面位置不变。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1.测量时如想变大或缩小测量范围，不需要更换物镜，可以达到快速连续变倍的效果。

2.装置在变倍过程中像面位置不动，使系统在变倍过程中都能获得连续清晰的图像，不易丢失目标。

附图说明

图1是可连续变倍的表面形貌测量装置的结构示意图。

图2是Mirau型干涉物镜的结构示意图。

图3为变倍光学系统的结构示意图。

图4为变倍曲线和补偿曲线与放大倍率的关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。