[发明专利]基于LED显微条纹投影的微小三维形貌测量系统及方法

摘要

本发明提出了一种基于低相干LED显微条纹投影的微小三维形貌测量系统及方法，直接利用简单器件即可产生高对比度的干涉条纹，采用弱相干光(LED)作为照明光源，由于其相干长度短，光束在传播过程中被散射的杂散光在接收屏上不能发生干涉，从而抑制了相干噪声的影响，进而提高了系统的纵向测量精度和测量的可重复性。不需要复杂的光路将光束压缩，可以直接测量微小尺寸的三维形貌。利用LED剪切干涉获得条纹不仅可以获得较高条纹对比度，而且LED光源价格便宜，相比于DLP投影仪，降低了光学测量系统的成本，有利于实现批量生产。本发明光路调节简单、可获得高对比度条纹、使用器件价格低廉，易于推广。

主权项

一种基于低相干LED显微条纹投影的微小三维形貌测量系统，其特征在于，所述系统包括：LED光源(1)、透镜(2)、针孔滤波器(3)、透镜(4)、起偏器(5)、硬膜干涉滤光片(6)、双折射单轴晶体(7)、准直透镜(8)、1/4波片(9)、检偏器(10)、可调光阑(11)、显微物镜(12)、双胶合透镜(14)、工业相机(15)；系统光路包括LED剪切光路、移相干涉光路、显微条纹投影光路、图像数据采集光路；LED剪切光路：LED光源(1)发出的发散光经过透镜(2)会聚，针孔滤波器(3)对光源进行空间滤波、发散光线经过透镜(4)再一次会聚成为球面波，经过起偏器(5)将自然光变为线偏振光；线偏振光经过硬膜干涉滤光片(6)进行滤波，经过双折射单轴晶体(7)将线偏振光分为偏振方向互相垂直、有一定剪切量的线偏振光；两束偏振方向互相垂直的线偏振光再经过准直透镜(8)进行准直，变为两束偏振方向互相垂直、平行的线偏振光。移相干涉光路：两束线偏振光经过1/4波片(9)和检偏器(10)，产生移相干涉得到高对比度的正弦干涉条纹；显微条纹投影光路：正弦干涉条纹经过可调光阑(11)、显微物镜(12)缩小投射到被测物体表面；图像数据采集光路：正弦干涉条纹经过被测物体(13)反射，最后经过双胶合透镜(14)和工业相机(15)采集反射条纹。