[发明专利]在子采样引起失真下借由低相干光干涉技术确定机体与物体表面的间隔距离的方法及系统

权利要求书

1.一种用于确定物体或材料与所述物体或材料的处理或测量机构之间的间隔距离的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-产生低相干光辐射的测量光束，导引所述测量光束通过所述处理或测量机构接近物体的至少一个末端射向所述物体，并导引自物体反射或漫射的测量光束通过所述处理或测量机构接近物体的所述末端沿第一入射方向射向光干涉传感器机构，其中测量光束行经从相应的光源到所述光干涉传感器机构的测量光路，所述测量光路包括所述光源与处理或测量机构接近物体的末端之间的第一部段以及所述处理或测量机构接近物体的所述末端与光干涉传感器机构之间的第二部段，这些部段具有各自预定且不变的几何路程；

-产生所述低相干光辐射的参考光束，并导引所述参考光束相对于所述测量光束的第一入射方向以预定入射角度沿第二入射方向射向所述光干涉传感器机构，其中，在所述处理或测量机构接近物体的所述末端与所述物体之间的距离对应于预定标称间隔距离的标称操作条件下，参考光束行经的参考光路的光程等于测量光路的光程；

-使测量光束和参考光束沿着预定照明轴叠加在所述光干涉传感器机构的公共入射区域上；

-检测测量光束与参考光束之间的干涉条纹图案在所述公共入射区域上沿着所述照明轴的位置，所述干涉条纹图案沿着照明轴的延伸长度对应于所述低相干光辐射的相干长度；以及

-确定测量光路与参考光路之间的光程差-这表示以下二者之差：(a)在处理或测量的接近物体的末端处，处理或测量机构与物体表面之间的当前间隔距离；(b)预定标称间隔距离-其作为所述干涉条纹图案沿着所述入射区域的所述照射轴的位置的函数，

其中，所述光干涉传感器机构包括沿着所述照明轴的光电探测器布置，并以此方式控制入射角度，即所述干涉条纹图案的空间频率大于光电探测器的空间频率，所述干涉条纹图案的空间频率随着所述入射角度增大而增大，致使因子采样引起失真而以较低的空间频率对干涉条纹图案进行空间解调，由此测量光路与参考光路之间可确定的最大光程差增大。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干涉条纹图案的空间频率不同于光电探测器的空间频率的倍数，并优选地近似于光电探测器的所述空间频率的半整数倍。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电探测器布置是光电探测器线性布置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光电探测器布置是光电探测器二维布置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干涉条纹图案的光辐射的光强包络沿照明轴的位置是所述干涉条纹图案的光辐射的光强包络的固有位置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述干涉条纹图案的光辐射的光强包络的固有位置是所述光辐射的光强包络的峰值或最大值的位置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述入射区域的照射轴由所述入射角度限定的平面与所述光干涉传感器机构的感测面之间的交点确定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述测量光路和所述参考光路包括对应的光学元件，参考光路包括与插置到测量光路中的物体相对应的回光反射元件，并包括光衰减机构，其适配成平衡由所述回光反射元件反射的参考光辐射的光强与由物体反射的测量光辐射的光强。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述测量光路和所述参考光路源自公共光源，借由分束机构分开，各自分开地引向物体和所述回光反射元件，并聚光在检测光路中，在检测光路中，测量光束与参考光束分开，所述光束以可控的取向指向光干涉传感器机构的所述公共入射区域，所述可控的取向确定测量光束与参考光束之间的入射角度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述处理或测量机构由工件或材料的激光处理机器的工作头承载，所述激光处理机器借助沿着工件或材料上包括一系列工作区域的工作轨迹传导的高功率处理激光束进行操作，并且所述物体是所述工作区域处的工件或材料的表面。