申请/专利权人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

申请日：2022-09-07

公开（公告）日：2023-03-14

公开（公告）号：CN115790436A

主分类号：G01B11/24

分类号：G01B11/24;G01B11/26

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.03.31#实质审查的生效;2023.03.14#公开

摘要：本发明提供一种差分共焦测量方法，通过对峰值位置的精确快速提取，并结合提取的峰值位置来构建峰值位置和倾斜角度的函数模型。能够提高峰值提取精度，即使采集的光斑图像不是近似的高斯分布，依然能顾准确获取峰值位置，实现对测量位置倾斜角度的高精度的精确测量。本发明所提供的差分共焦测量方法，通过差分共焦组件的配合来实现待测物的待测点的距离测量，能够准确的获取距离信息，并通过差点共焦组件的测距进一步提高了定位的灵敏度与抗干扰能力，实现了在差动共焦测距的同时获取待测物的倾斜角度信息，在光学形貌测量，尤其是对微小表面缺陷识别中精度更高。

主权项：1.一种差分共焦测量方法，其特征在于，基于差分共焦测量系统实现测量，所述差分共焦测量系统包括沿光路依次设置的激光光源、第一分束镜、聚焦透镜、光阑、第二分束镜、面阵探测器、差分共焦组件；所述差分共焦组件包括干涉测距仪、传动组件、第三分束镜、焦前聚焦透镜、焦前针孔、焦前光电探测器、焦后聚焦透镜、焦后针孔、焦后光电探测器；其中，所述传动组件与所述聚焦透镜固定连接，所述传动组件控制所述聚焦透镜沿所述激光光束方向往复移动来控制所述待测表面的成像位置，所述干涉测距仪用于测量所述聚焦透镜移动的位移数值；所述焦前聚焦透镜的物平面位于焦前，在其像平面设置所述焦前光电探测器；所述焦后聚焦透镜的物平面位于焦后，在其像平面设置所述焦后光电探测器；所述激光光源发出的光束经所述第一分束镜透射至所述聚焦透镜、光阑，入射至待测物表面，经所述待测物表面反射后沿原光路返回，经所述第一分束镜反射至所述第二分束镜进行分光，一部分光束被反射作为角度测量光束入射至所述面阵探测器，另一部分被透射作为位置测量光束入射至所述第三分束镜进行分光，一部分光束被反射作为焦前测量光束，所述焦前测量光束依次通过所述焦前聚焦透镜、所述焦前针孔后入射至所述焦前光电探测器；另一部分光束被透射作为焦后测量光束，所述焦后测量光束依次通过所述焦后聚焦透镜、所述焦后针孔后入射至所述焦后光电探测器；所述差分共焦测量方法，包括如下步骤：S1、将平面反射镜置于待测物位置，开启激光光源，改变所述平面反射镜的倾斜角度，采集不同倾斜角度时所对应的面阵探测器上的光斑图像；S2、分别对采集的每个光斑图像的水平和竖直两个方向的光强度进行积分，获取相应的一维序列；S3、根据相应的所述一维序列获取相应的水平和竖直两个方向的一维单峰信号序列中的峰值的位置；S4、通过多项式拟合构建两个方向的所述峰值位置和倾斜角度的函数模型；S5、将所述平面反射镜替换为待测物，开启激光光源，通过所述传动组件带动所述聚焦透镜移动，使激光光束聚焦于所述待测物表面待测点，分别采集聚焦时所对应的面阵探测器上的光斑图像、所述焦前光电探测器和所述焦后光电探测器的光信号强度信号；S6、利用采集的所述光斑图像，重复步骤S2、S3，获取所述待测物表面待测点的峰值的位置，并根据所述函数模型获取所述待测物表面待测点的倾斜角度；利用采集的所述焦前光电探测器和所述焦后光电探测器的光信号强度信号，获取差动共焦信号曲线，通过所述干涉测距仪测量所述差动共焦信号曲线过零点位置所对应的所述聚焦透镜位移数值，进而获取所述待测物表面待测点的位置信息。

全文数据：

权利要求：

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