[发明专利]一种基于光谱调制度深度编码的微结构形貌测量方法及其装置

摘要

本发明公开了一种基于光谱调制度深度编码的微结构形貌测量方法及其装置。被测元件与空间光调制器在测量所采用光谱范围的中心波长下呈物像共轭；光束折转耦合器、空间光调制器、准直扩束镜头、分束器、轴向非消色差显微物镜、成像镜头和彩色相机之间呈共光路结构。测量时，先对系统装置进行“光谱—深度”对应关系的预标定，再经测量装置采集被测元件反射的各帧单色移相条纹图，得到与被测件面形相关的各单色光条纹图的调制度分布，获取编码图像；采用高斯、类高斯或样条模型拟合确定待测面上各点的“光谱—调制度”关系曲线，解调得到对应的待测面上各点的深度信息，完成被测元件三维形貌分布微结构形貌的无机械式扫描、全场非接触的快速高精度测量。

主权项

1.一种基于光谱调制度深度编码的微结构形貌测量装置，其特征在于：它包括宽光谱光源（1）、光束耦合器（2）、光谱调制选通器（3）、匀光耦合器（4）、光束折转耦合器（5）、空间光调制器（6）、准直扩束镜头（7）、分束器（8）、轴向非消色差显微物镜（9）、载物台（11）、成像镜头（12）、彩色相机（13）、数据传输控制线（14）、计算机（15）和控制器（16）；计算机（15）经数据传输控制线（14）分别与控制器（16）和彩色相机（13）相连；被测元件（10）置于载物台（11）上，被测元件（10）与空间光调制器（6）在测量所采用光谱范围的中心波长下呈物像共轭；光束折转耦合器（5）、空间光调制器（6）、准直扩束镜头（7）、分束器（8）、轴向非消色差显微物镜（9）、成像镜头（12）和彩色相机（13）之间呈共光路结构；宽光谱光源（1）发出的复色光经光束耦合器（2）均匀入射至光谱调制选通器（3），控制器（16）的光谱调控输出端与光谱调制选通器（3）连接，光谱调制选通器（3）在测量用光谱范围内依次顺序输出特定波长的单色光，经匀光耦合器（4）和光束折转耦合器（5），得到空间均匀分布的入射单色光光场信号，入射至空间光调制器（6）；所述空间光调制器（6）位于准直扩束镜头（7）的前焦面位置，控制器（16）的编码图像输出端与空间光调制器（6）连接，空间光调制器（6）输出空间编码的单色正弦条纹光场信号，再由光束折转耦合器（5）耦合至准直扩束镜头（7）成为平行光入射至分束器（8）表面；所述分束器（8）将平行单色正弦条纹光反射进入轴向非消色差显微物镜（9）后，照射至被测元件（10）表面，由被测面反射回的单色正弦条纹光再依次通过轴向非消色差显微物镜（9）和分束器（8），经成像镜头（12）耦合至彩色相机（13）的靶面，彩色相机（13）将采集到的图像数据传输至计算机。