[发明专利]横向快速扫描共焦测量装置及基于该装置的光学元件表面轮廓测量方法

权利要求书

1.横向快速扫描共焦测量装置，其特征在于，该测量装置包括照明模块、扫描模块、探测模块和宽场成像模块；

照明模块按照照明光传播方向依次为激光器(1)、单模光纤(2)、准直器(3)、二向色镜(4)、分光棱镜(9)和物镜(10)；

探测模块按照信号光传播方向依次为物镜(10)、分光棱镜(9)、二向色镜(4)、滤光片(5)、第一收集透镜(15)、多模光纤(16)和光电倍增管(6)；

扫描模块包括二维扫描振镜(14)、扫描透镜(13)和管镜(12)；

宽场成像模块包括CCD(7)和第二收集透镜(8)；

激光器(1)发出激光光束，激光光束通过单模光纤(2)入射至准直器(3)，经过准直器(3)准直后形成平行光入射至二向色镜(4)，经过二向色镜(4)的透射光依次经过二维扫描振镜(14)、扫描透镜(13)、管镜(12)、分光棱镜(9)和物镜(10)，在待测样品(11)上形成聚焦光斑；

待测样品(11)表面激发出的反射光通过物镜(10)入射至分光棱镜(9)，经过分光棱镜(9)的反射光入射至第二收集透镜(8)，经过第二收集透镜(8)后入射至CCD(7)；经过分光棱镜(9)的透射光依次经过管镜(12)、扫描透镜(13)和二维扫描振镜(14)，入射至二向色镜(4)，经过二向色镜(4)的反射光依次经过滤光片(5)和第一收集透镜(15)，通过多模光纤(16)被光电倍增管(6)收集。

2.根据权利要求1所述的横向快速扫描共焦测量装置，其特征在于，所述激光器(1)的发射波长为532nm，照明光经过物镜(10)后光功率小于30mW。

3.根据权利要求1所述的横向快速扫描共焦测量装置，其特征在于，多模光纤(16)位于第一收集透镜(15)的后焦面上。

4.根据权利要求1所述的横向快速扫描共焦测量装置，其特征在于，待测样品(11)安装在气浮直线导轨上。

5.基于权利要求1或4所述横向快速扫描共焦测量装置的光学元件表面轮廓测量方法，其特征在于，该测量方法的具体过程为：

步骤1、激光器(1)发出激光光束，激光光束经过准直器(3)后形成平行光，平行光经过扫描模块、分光棱镜(9)和物镜(10)后，在待测样品(11)上形成聚焦光斑；

步骤2、待测样品(11)表面激发出的反射光经过物镜(10)、分光棱镜(9)、扫描模块、二向色镜(4)、滤光片(5)和第一收集透镜(15)，被光电倍增管(6)收集，获得初始位置的电压值；

步骤3、根据电压值获得被测点的横向包络曲线，通过包络解算获得被测点的横向坐标；

步骤4、通过调节扫描模块的二维扫描振镜(14)，使聚焦光斑在待测样品(11)的表面产生横向平移，通过光电倍增管(6)获得当前位置的电压值；

步骤5、根据电压值获得光束横向扫描时所有被测点的横向包络曲线，通过包络解算获得所有被测点的横向坐标，形成表面轮廓扫描成像。