[发明专利]一种基于数字全息的石英振梁加速度计摆片的三维形貌检测方法

权利要求书

1.一种基于数字全息的石英振梁加速度计摆片的三维形貌检测方法，包括以下几个步骤：

第一步，分别记录两种测量系统的参考全息图，其特征在于：以反射镜为被测物体，记录全息图作为参考全息，具体包括：

(1)调节水平放置平台，使照明光垂直照射反射镜；

(2)调节被测平台工作距离，使被测反射镜表面在成像面清晰成像；

(3)利用离轴像面全息系统记录参考全息图，同时数字再现，获得参考相位图；

第二步，检测摆片残余变形量及表面平面度，通过离轴像面全息光路记录摆片的数字全息图，其特征在于：单次曝光记录摆片表面的三维形貌，具体包括以下几个步骤：

(1)调整安装平台，及光路系统的照明角度，使摆舌垂直水平面朝下放置，同时照明光垂直照射摆舌；

(2)记录摆片的离轴全息图，对全息图傅里叶变换，在频域绘制掩膜提取+1级像，反傅里叶变换得到再现像的光场分布；

(3)像差补偿，结合步骤一记录的参考全息图，对摆片的再现相位图的高阶像差进行相位补偿，同时，以基准面为水平面补偿倾斜相位；

(4)以再现强度图为样品，绘制ROI掩膜，提取摆片强度图的有效区域，再用该掩膜提取相位图的ROI；

(5)对绘制掩膜后的相位图像做相位解包裹运算、尺度换算，计算被测表面的绝对高度

第三步，检测挠性支撑结构的三维形貌，其特征在于：双波长记录、分段测量、景深扩展、曲面拟合，具体步骤如下：

(1)计算显微系统景深；

(2)计算挠性支撑结构纵向范围，同时根据系统放大倍数计算挠性支撑结构像的轴向范围；

(3)根据景深大小，将挠性支撑圆弧结构分成三部分，分别是圆弧中心，圆弧前端和圆弧末端，其中圆弧中心纵向范围小于景深，圆弧两端纵向范围超过景深；

(4)采用双波长数字全息显微系统分别记录三段圆弧的全息图，其中在测量过程中，保持光路不变，平移圆弧；

(5)对三段圆弧的双波长数字全息图数值再现，同时利用参考全息图补偿高阶像差；

(6)依据相位噪声，扩展景深，曲面拟合计算合成波长相位图；

(7)圆弧结构拼接；将三段圆弧相位信息拟合成完整的挠性支撑结构，同时将相位信息转化为实际高度。