[发明专利]基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置，其特征在于，包括固定架（3），所述固定架（3）上设置有显微立体偏折束组件（1）、样品台（2）及计算机；

所述计算机与所述显微立体偏折束组件（1）连接，所述样品台（2）位于所述显微立体偏折束组件（1）的一侧；

所述样品台（2）用于放置待测镜面（4），所述显微立体偏折束组件（1）用于测量所述待测镜面（4）；

所述显微立体偏折束组件（1）包括DMD投影仪（101）、聚焦透镜（102）、收束透镜（103）、反射镜（104）、毛玻璃扩散板（105）、分光棱镜（106）、显微物镜（107）、成像透镜（108）及相机（109）；

所述显微物镜（107）和所述样品台（2）依次设于所述分光棱镜（106）下方；所述成像透镜（108）和所述相机（109）依次设于所述分光棱镜（106）上方；所述聚焦透镜（102）和所述反射镜（104）依次设于所述分光棱镜（106）右方；所述毛玻璃扩散板（105）、所述收束透镜（103）及所述DMD投影仪（101）依次设于所述反射镜（104）上方；

所述DMD投影仪（101）用于投影编码图案；所述计算机与所述相机（109）相连接，所述计算机用于采集所述相机（109）接收到的图像信息。

2.一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，其特征在于，采用权利要求1所述的基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置，包括如下步骤：

步骤1：对所述显微立体偏折束组件（1）中的所述相机（109）进行标定，得到所述相机（109）的内参和畸变参数；

步骤2：将待测镜面（4）置于所述样品台（2）上对所述显微立体偏折束组件（1）进行标定，获取所述显微立体偏折束组件（1）中的所述DMD投影仪（101）经过所述收束透镜（103）、所述毛玻璃扩散板（105）、所述反射镜（104）、所述聚焦透镜（102）、所述分光棱镜（106）及所述显微物镜（107）投影至待测镜面（4）上方的像与所述相机（109）的位姿关系；

步骤3：将待测镜面（4）固定于所述样品台（2）上，通过所述显微立体偏折束组件（1）进行测量，利用所述计算机还原待测镜面（4）的表面形貌。

3.根据权利要求2所述基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使用所述相机（109）拍摄多张圆环标定板或者棋盘格标定板在不同位姿下的图像；

步骤1.2：解算每台所述相机（109）的内参以及畸变系数。

4.根据权利要求3所述基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，其特征在于，所述步骤1.2中，用圆环圆心或者棋盘格角点作为参考点，使用张正友标定法解算每台所述相机（109）的内参以及畸变系数。

5.根据权利要求2所述基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：将一待测镜面（4）置于所述样品台（2）上，调整所述样品台（2）高度，将待测镜面（4）置于所述显微物镜（107）的焦平面上；

步骤2.2：求出投影图像与所述相机（109）的位姿关系。

6.根据权利要求5所述基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，其特征在于，所述步骤2.2中，利用所述DMD投影仪（101）投影编码图像，调整所述样品台（2）高度直至可以通过所述相机（109）看到清晰的编码图像，结合所述步骤2.1的所述样品台（2）的运动信息求出投影图像与所述相机（109）的位姿关系。