[发明专利]一种调焦调平系统及其调焦调平方法

权利要求书

1.一种调焦调平系统，包括发射部分和接收部分，其特征在于，所述发射部分包括光源、衍射光发生及调制组件和第一反射镜组，所述接收部分包括第二反射镜组、光线汇聚镜组、光电传感器及信号处理单元，所述光源发出的照明光束经过所述衍射光发生及调制组件后产生出射方向不同的测量光束和参考光束，所述测量光束经过所述第一反射镜组后经过被测对象反射，并通过所述第二反射镜组后投射至所述光线汇聚镜组上，所述参考光束依次经过所述第一反射镜组、第二反射镜组后投射至所述光线汇聚镜组上，两束光线发生干涉并产生干涉条纹，所述光电传感器及信号处理单元根据所述干涉条纹获得所述被测对象表面高度的变化值。

2.根据权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述衍射光发生及调制组件包括声光晶体和与所述声光晶体连接的PZT传感器，所述声光晶体将所述照明光束分离成测量光束和参考光束，所述PZT传感器对所述声光晶体的密度进行调制。

3.根据权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述光源和衍射光发生及调制组件之间还设有孔径光阑。

4.根据权利要求1所述的调焦调平系统，其特征在于，所述第一反射镜组包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜将所述测量光束反射到所述被测对象上，所述第二反射镜将所述参考光束反射到所述第二反射镜组上。

5.根据权利要求4所述的调焦调平系统，其特征在于，所述发射部分还包括设于所述衍射光发生及调制组件和第一反射镜组之间，且沿光路依次排列的光阑组、准直透镜组和投影镜组。

6.根据权利要求5所述的调焦调平系统，其特征在于，所述光阑组包括第一光阑和第二光阑，所述准直透镜组包括第一准直透镜和第二准直透镜，所述投影镜组包括第一投影透镜和第二投影透镜，所述测量光束依次经过所述第一光阑、第一准直透镜、第一投影透镜和第一反射镜后投射到所述被测对象表面，所述参考光束依次经过所述第二光阑、第二准直透镜、第二投影透镜和第二反射镜后直接投射至所述第二反射镜组。

7.根据权利要求4所述的调焦调平系统，其特征在于，所述第二反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜接收并反射经所述被测对象反射的所述测量光束，所述第四反射镜接收并反射经所述第二反射镜反射的参考光束。

8.根据权利要求7所述的调焦调平系统，其特征在于，所述接收部分还包括设于所述第二反射镜组和光线汇聚镜组之间的探测镜组。

9.根据权利要求8所述的调焦调平系统，其特征在于，所述探测镜组与所述光线汇聚镜组之间还包括第三反射镜组和第四反射镜组，所述第三反射镜组用于接收和反射透过所述探测镜组后的测量光束，所述第四反射镜组用于接收和反射透过所述探测镜组后的参考光束。

10.根据权利要求8所述的调焦调平系统，其特征在于，所述探测镜组包括透射所述测量光束的第一探测镜和透射所述参考光束的第二探测镜。

11.一种采用权利要求1-10中任一项所述的调焦调平系统的调焦调平方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：照明光束通过衍射光发生及调制组件调制后衍射产生出射方向不同的测量光束和参考光束，所述测量光束经过第一反射镜组后经被测对象反射，并通过第二反射镜组后投射至光线汇聚镜组上；所述参考光束经过所述第一反射镜组后直接到达所述第二反射镜组，最终投射至所述光线汇聚镜组上，两束光线发生干涉并产生干涉条纹；

S2：光电传感器及信号处理单元接收并处理所述干涉条纹，根据所述干涉条纹的相位差计算得到所述被测对象表面的高度变化值；

S3：根据测量得到的被测对象表面高度的变化值进行调焦调平。

12.根据权利要求11所述的调焦调平方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述衍射光发生及调制组件使所述测量光束和参考光束的频率随时间发生周期性变化。

13.根据权利要求12所述的调焦调平方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：所述光电传感器及信号处理单元根据所述干涉条纹在一个周期内时刻0、时刻π/4、时刻π/2、时刻3π/2在空间像上的光强分布I1、I2、I3、I4，计算所述干涉条纹的相位差Δφ，计算公式为：

其中，所述干涉条纹在空间像上的光强分布为：

I(x,y,t)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos[φ(x,y)+δ(t)]，

式中，I'(x,y)表示平均光强，I”(x,y)为光强幅度，δ(t)为随时间t变化的相移量；

S22：根据所述干涉条纹的相位差Δφ计算所述被测对象表面的高度变化值Δh，计算公式为：

式中，λ为所述照明光束的波长，θ为所述测量光束在被测对象表面的入射角。