[发明专利]线激光移相干涉三角微位移测量装置及方法

摘要

线激光移相干涉三角微位移测量装置及方法，属于超精密测量技术领域。本发明将移相干涉技术和激光三角技术结合起来，以实现大范围高精度微位移测量。本发明方案根据移相干涉原理和激光三角测距原理，采用整形扩束将光源输出变为线平行光束，通过光栅分光和四象限检偏器组同步获取四路依次相移90°的线形干涉光，同时线激光三角系统利用部分漫反射光获得位移的粗测量数据，当线激光三角测量最大误差小于1/4干涉信号周期时，通过一定的解算可以获得精确位移值。本发明测量精度高、测量范围大，可实现线扫描测量，适用于微结构器件中的台阶高度，膜厚，以及运动部件等的位移/位置的测量。

主权项

1.线激光移相干涉三角微位移测量装置，其特征在于：包括激光器(1)、整形扩束镜(2)、1/2波片(3)、偏振分光镜(4)、第一1/4波片(5)、第一柱面镜(6)、被测物面(7)、第二1/4波片(8)、第二柱面镜(9)、参考面(10)、成像透镜(11)、第一CCD(12)、第三1/4波片(13)、Ronchi二维光栅(14)、四象限检偏器组(15)、第三柱面镜(16)、第二CCD(17)，其中激光器(1)、整形扩束镜(2)、1/2波片(3)组成偏振线光源部分，激光器(1)输出线偏振激光，其中线激光移相干涉分系统构成为：偏振分光镜(4)将光束分为测量光和参考光；第一1/4波片(5)、第一柱面镜(6)、被测物面(7)构成移相干涉的测量光部分；第二1/4波片(8)、第二柱面镜(9)、参考面(10)构成移相干涉参考光部分；Ronchi二维光栅(14)作为移相干涉的分光器件，第三1/4波片(13)、四象限检偏器组(15)作为移相干涉的移相器件；第三柱面镜(16)、第二CCD(17)作为移相干涉系统的光强探测部分，其中四象限检偏器组(15)由四个偏振片构成，透光轴依次为0°，45°，90°，135°，可将四路干涉光分别移相0°，90°，180°，270°，其中线激光三角分系统构成为：成像透镜(11)、第一CCD(12)构成线激光三角测距部分，光学路径：激光器(1)发出的线偏振激光经过整形扩束镜(2)和1/2波片(3)后，变为线平行光束提供给测量系统，光经过偏振分光镜(4)后分为移相干涉系统的参考光和测量光，参考光和测量光的反射光在第三1/4波片(13)处汇合，光束经分光、移相后干涉，由第二CCD(17)检测四路干涉光的光强，照射到被测物面(7)的光部分发生漫反射，被成像透镜(11)收集成像于第一CCD(12)上，由第一CCD检测线光束位置信号。