專利名稱：單光源雙光路并行共焦測量系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種三維形貌光學測量系統。
背景技術：
當并行共焦測量系統采用Mpkow轉盤、微針孔陣列、微光學器件(如微透鏡陣列) 等對光束進行分割時，雖然構建的測量系統精度較高，但如果光源是頻帶寬度很窄的激光， 則必然會因為泰伯效應而出現多個焦面，且焦面與焦面之間無特性差異，使并行共焦測量系統自身辨識不出正焦面，無法進行測量；當并行共焦測量系統采用數字微鏡器件DMD對光束進行分割時，會在空間中形成DMD自身的衍射圖案、DMD所顯示圖像的實像及虛像，而最終CCD所接收到的圖像只是DMD的零級衍射圖案中所包含的DMD所顯示圖像的實像，不存在所謂的泰伯效應，但是這樣構建而成的測量系統受DMD表面微鏡的抖動、入射光的照射角度等諸多干擾因素的影響，測量精度不高。目前并行共焦測量采用的光分束器件除了數字微鏡器件DMD，均會因為激光作為光源而產生泰伯效應，泰伯效應對于測量的影響主要是造成正焦面無法辨識；
發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種單光源雙光路并行共焦測量系統，以使得并行共焦測量時因泰伯效應而導致無法辨識正焦面的問題得以克服。本發明解決技術問題采用如下技術方案本發明單光源雙光路并行共焦測量系統的特點是激光光源發射的準直光經第一分光鏡分成兩路準直光，其中一路準直光在經微透鏡陣列分束后，依次經過第二分光鏡和第三分光鏡)照射在透鏡上；另一路準直光經依次經第一反射鏡和第二反射鏡照射在數字微鏡器件DMD上，由所述數字微鏡器件DMD分束后向第三分光鏡反射，并經第三分光鏡照射在透鏡上；所述透鏡的輸出光線經物鏡組聚焦在工作臺上的被測物表面，被測物表面反射光依次經由物鏡組、透鏡、第三分光鏡和第二分光鏡構成的反射光路投射在CCD中；所述數字微鏡器件DMD和微透鏡陣列切換為不同時工作。本發明利用一個激光光源對數字微鏡器件DMD和微透鏡陣列兩個光分束器件進行照明，兩個光分束器件切換使用在不同時的工作狀態，即當使用其中一個光分束器件時， 遮擋住另外一個光路，可以分別實現對激光的分束。本發明利用數字微鏡器件DMD作為光分束器件時無泰伯效應的這一性能，構建一個光源兩個光分束器件的并行共焦測量系統，與已有技術相比，本發明有益效果體現在本發明在切換至沒有泰伯效應的基于數字微鏡器件DMD構建的照明光路時，可以找到正焦面的位置；切換至微透鏡陣列構建的照明光路時，可以進行精確測量；同時，由于使用了同一個激光光源和同一個測量光路，兩種照明光路下的正焦面位置是重合的，避免了因為光源不同而造成的正焦面位置的偏差。
圖1為本發明的光路結構圖。圖中標號1激光光源、2第一分光鏡、3微透鏡陣列、4第二分光鏡、5第三分光鏡、 6透鏡、7透鏡組、8工作臺、9為(XD、10第一反射鏡、11第二反射鏡、12數字微鏡器件DMD。
具體實施例方式參見圖1，本實施例中，激光光源1發射的準直光經第一分光鏡2分成兩路準直光， 其中一路準直光在經微透鏡陣列3分束后，依次經過第二分光鏡4和第三分光鏡5照射在透鏡6上；另一路準直光經依次經第一反射鏡10和第二反射鏡11照射在數字微鏡器件DMD 12上，由數字微鏡器件DMD 12分束后向第三分光鏡5反射，并經第三分光鏡5照射在透鏡 6上；透鏡6的輸出光線經物鏡組7聚焦在工作臺8上的被測物表面，被測物表面反射光依次經由物鏡組7、透鏡6、第三分光鏡5和第二分光鏡4構成的反射光路投射在CXD 9中，形成并行共焦測量。單色光經過周期性器件(如微透鏡陣列)后，必然會在光路上發生多次成像的泰伯效應，在基于微透鏡陣列的并行共焦測量中，泰伯效應會使正焦面附近產生多次成像，是測量系統辨識不出正焦面，嚴重影響了測量。引入DMD之后，通過它對激光光源的調制，會在空間中形成DMD自身的衍射圖案、DMD所顯示圖像的實像及虛像，而最后CCD所接收到的圖像只是DMD的零級衍射圖案中所包含的DMD所顯示圖像的實像，不存在泰伯效應；而且， 因為使用了同一個激光光源和同一個測量光路，兩種照明光路下的正焦面位置是重合的， 避免了因為光源不同而造成的正焦面位置的偏差。實際測量時，首先遮擋住微透鏡陣列構建的照明光路，利用沒有泰伯效應的基于DMD構建的照明光路找到正焦面的位置；再遮擋住基于DMD構建的照明光路，并利用微透鏡陣列構建的照明光路進行精確測量。
權利要求
1.單光源雙光路并行共焦測量系統，其特征是激光光源(1)發射的準直光經第一分光鏡( 分成兩路準直光，其中一路準直光在經微透鏡陣列⑶分束后，依次經過第二分光鏡⑷和第三分光鏡(5)照射在透鏡(6)上； 另一路準直光經依次經第一反射鏡(10)和第二反射鏡(11)照射在數字微鏡器件DMD (12) 上，由所述數字微鏡器件DMD(12)分束后向第三分光鏡(5)反射，并經第三分光鏡(5)照射在透鏡(6)上；所述透鏡(6)的輸出光線經物鏡組(7)聚焦在工作臺⑶上的被測物表面， 被測物表面反射光依次經由物鏡組(7)、透鏡(6)、第三分光鏡( 和第二分光鏡(4)構成的反射光路投射在CCD (9)中；所述數字微鏡器件DMD (1 和微透鏡陣列C3)切換為不同時工作。
全文摘要
本發明公開了一種單光源雙光路并行共焦測量系統，其特征是激光光源發射的準直光經第一分光鏡分成兩路準直光，其中一路準直光在經微透鏡陣列分束后，依次經過第二分光鏡和第三分光鏡照射在透鏡上；另一路準直光經依次經第一反射鏡和第二反射鏡照射在數字微鏡器件DMD上，由數字微鏡器件DMD分束后向第三分光鏡反射，并經第三分光鏡照射在透鏡上；透鏡的輸出光線經物鏡組聚焦在工作臺上的被測物表面，被測物表面反射光依次經由物鏡組、透鏡、第三分光鏡和第二分光鏡構成的反射光路投射在CCD中，完成并行共焦測量。本發明可以實現精確測量。
文檔編號G01B11/24GK102213585SQ20111009013
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者余卿, 余曉芬 申請人:合肥工業大學