[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

说明书

本发明提供了一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置和方法，包括固定架，所述固定架上设置有显微立体偏折束组件、样品台及计算机；所述计算机与所述显微立体偏折束组件连接，所述样品台位于所述显微立体偏折束组件的一侧；所述样品台用于放置所述待测镜面，所述显微立体偏折束组件用于测量所述待测镜面。本发明使用所述DMD投影仪增加了所述编码图案的光强，降低了环境光对超精密测量的影响，同时解决了高倍率物镜因传统投影屏幕光强较低无法使用的问题。

技术领域

本发明涉及超精密测量技术领域，具体地，涉及一种基于显微立体偏折束的超精密测量装置和方法。

背景技术

近年来随着微纳米技术的发展，对于超精密测量设备与方法的需求在不断增长，对于测量设备的各方面性能的需求也在提高。现在超精密测量中经常出现的是白光光学干涉仪以及扫描显微镜。但是对于白光干涉仪来说，其严苛的检测环境和高昂的价格大大提高了其使用门槛。而对于常见的扫描显微镜来说，其较小的视场也大大降低了泛用性。

近年来由德国学者G等人提出的显微相位偏折测量法不仅拥有着高达纳米级的分辨率，其价格相比传统的白光干涉仪和扫描显微镜来说也极为低廉。但是由于传统投影屏幕的亮度影响，此系统在测量精度方面的表现十分不稳定。

公开号为CN107806818A的专利文献公开了一种金刚石刀具刃口轮廓质量超精密测量装置，该装置的左右移动导轨A、上下移动导轨A、前后移动导轨用于实现原子力扫描头与金刚石刀具十微米量级的偏心调整；左右移动导轨B、前后移动导轨B用于实现光学显微镜与金刚石刀具十微米量级的偏心调整；三维精密位姿调整机构用于实现金刚石刀具与原子力扫描探针亚微米量级的偏心调整；超精密空气静压回转轴系用于实现金刚石刀具全刃口锋利度和圆弧波纹度的测量。但是该专利文献仍然存在测量精度不稳定的缺陷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置和方法。

根据本发明提供的一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量装置，包括固定架，所述固定架上设置有显微立体偏折束组件、样品台及计算机；

所述计算机与所述显微立体偏折束组件连接，所述样品台位于所述显微立体偏折束组件的一侧；

所述样品台用于放置所述待测镜面，所述显微立体偏折束组件用于测量所述待测镜面。

优选的，所述显微立体偏折束组件包括DMD投影仪、聚焦透镜、收束透镜、反射镜、毛玻璃扩散板、分光棱镜、显微物镜、成像透镜及相机；

所述显微物镜和所述样品台依次设于所述分光棱镜下方；所述成像透镜和所述相机依次设于所述分光棱镜上方；所述聚焦透镜和所述反射镜依次设于所述分光棱镜右方；所述毛玻璃扩散板、所述收束透镜及所述DMD投影仪依次设于所述反射镜上方；

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

本发明还提供一种基于显微立体偏折束技术的超精密测量方法，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中的所述相机进行标定，得到所述相机的内参和畸变参数；

步骤2：将待测镜面置于所述样品台上对所述显微立体偏折束组件进行标定，获取所述显微立体偏折束组件中的所述DMD投影仪经过所述收束透镜、所述毛玻璃扩散板、所述反射镜、所述聚焦透镜、所述分光棱镜及所述显微物镜投影至待测镜面上方的像与所述相机的位姿关系；

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

优选的，所述步骤1包括如下步骤：