单光源双光路并行共焦测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单光源双光路并行共焦测量系统，其特征是激光光源发射的准直光经第一分光镜分成两路准直光，其中一路准直光在经微透镜阵列分束后，依次经过第二分光镜和第三分光镜照射在透镜上；另一路准直光经依次经第一反射镜和第二反射镜照射在数字微镜器件DMD上，由数字微镜器件DMD分束后向第三分光镜反射，并经第三分光镜照射在透镜上；透镜的输出光线经物镜组聚焦在工作台上的被测物表面，被测物表面反射光依次经由物镜组、透镜、第三分光镜和第二分光镜构成的反射光路投射在CCD中，完成并行共焦测量。本发明专利技术可以实现精确测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维形貌光学测量系统。
技术介绍
当并行共焦测量系统采用Mpkow转盘、微针孔阵列、微光学器件(如微透镜阵列) 等对光束进行分割时，虽然构建的测量系统精度较高，但如果光源是频带宽度很窄的激光， 则必然会因为泰伯效应而出现多个焦面，且焦面与焦面之间无特性差异，使并行共焦测量系统自身辨识不出正焦面，无法进行测量；当并行共焦测量系统采用数字微镜器件DMD对光束进行分割时，会在空间中形成DMD自身的衍射图案、DMD所显示图像的实像及虚像，而最终CCD所接收到的图像只是DMD的零级衍射图案中所包含的DMD所显示图像的实像，不存在所谓的泰伯效应，但是这样构建而成的测量系统受DMD表面微镜的抖动、入射光的照射角度等诸多干扰因素的影响，测量精度不高。目前并行共焦测量采用的光分束器件除了数字微镜器件DMD，均会因为激光作为光源而产生泰伯效应，泰伯效应对于测量的影响主要是造成正焦面无法辨识；
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种单光源双光路并行共焦测量系统，以使得并行共焦测量时因泰伯效应而导致无法辨识正焦面的问题得以克服。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术单光源双光路并行共焦测量系统的特点是激光光源发射的准直光经第一分光镜分成两路准直光，其中一路准直光在经微透镜阵列分束后，依次经过第二分光镜和第三分光镜)照射在透镜上；另一路准直光经依次经第一反射镜和第二反射镜照射在数字微镜器件DMD上，由所述数字微镜器件DMD分束后向第三分光镜反射，并经第三分光镜照射在透镜上；所述透镜的输出光线经物镜组聚焦在工作台上的被测物表面，被测物表面反射光依次经由物镜组、透镜、第三分光镜和第二分光镜构成的反射光路投射在CCD中；所述数字微镜器件DMD和微透镜阵列切换为不同时工作。本专利技术利用一个激光光源对数字微镜器件DMD和微透镜阵列两个光分束器件进行照明，两个光分束器件切换使用在不同时的工作状态，即当使用其中一个光分束器件时， 遮挡住另外一个光路，可以分别实现对激光的分束。本专利技术利用数字微镜器件DMD作为光分束器件时无泰伯效应的这一性能，构建一个光源两个光分束器件的并行共焦测量系统，与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在本专利技术在切换至没有泰伯效应的基于数字微镜器件DMD构建的照明光路时，可以找到正焦面的位置；切换至微透镜阵列构建的照明光路时，可以进行精确测量；同时，由于使用了同一个激光光源和同一个测量光路，两种照明光路下的正焦面位置是重合的，避免了因为光源不同而造成的正焦面位置的偏差。附图说明图1为本专利技术的光路结构图。图中标号1激光光源、2第一分光镜、3微透镜阵列、4第二分光镜、5第三分光镜、 6透镜、7透镜组、8工作台、9为(XD、10第一反射镜、11第二反射镜、12数字微镜器件DMD。具体实施例方式参见图1，本实施例中，激光光源1发射的准直光经第一分光镜2分成两路准直光， 其中一路准直光在经微透镜阵列3分束后，依次经过第二分光镜4和第三分光镜5照射在透镜6上；另一路准直光经依次经第一反射镜10和第二反射镜11照射在数字微镜器件DMD 12上，由数字微镜器件DMD 12分束后向第三分光镜5反射，并经第三分光镜5照射在透镜 6上；透镜6的输出光线经物镜组7聚焦在工作台8上的被测物表面，被测物表面反射光依次经由物镜组7、透镜6、第三分光镜5和第二分光镜4构成的反射光路投射在CXD 9中，形成并行共焦测量。单色光经过周期性器件(如微透镜阵列)后，必然会在光路上发生多次成像的泰伯效应，在基于微透镜阵列的并行共焦测量中，泰伯效应会使正焦面附近产生多次成像，是测量系统辨识不出正焦面，严重影响了测量。引入DMD之后，通过它对激光光源的调制，会在空间中形成DMD自身的衍射图案、DMD所显示图像的实像及虚像，而最后CCD所接收到的图像只是DMD的零级衍射图案中所包含的DMD所显示图像的实像，不存在泰伯效应；而且， 因为使用了同一个激光光源和同一个测量光路，两种照明光路下的正焦面位置是重合的， 避免了因为光源不同而造成的正焦面位置的偏差。实际测量时，首先遮挡住微透镜阵列构建的照明光路，利用没有泰伯效应的基于DMD构建的照明光路找到正焦面的位置；再遮挡住基于DMD构建的照明光路，并利用微透镜阵列构建的照明光路进行精确测量。权利要求1.单光源双光路并行共焦测量系统，其特征是激光光源(1)发射的准直光经第一分光镜( 分成两路准直光，其中一路准直光在经微透镜阵列⑶分束后，依次经过第二分光镜⑷和第三分光镜(5)照射在透镜(6)上； 另一路准直光经依次经第一反射镜(10)和第二反射镜(11)照射在数字微镜器件DMD (12) 上，由所述数字微镜器件DMD(12)分束后向第三分光镜(5)反射，并经第三分光镜(5)照射在透镜(6)上；所述透镜(6)的输出光线经物镜组(7)聚焦在工作台⑶上的被测物表面， 被测物表面反射光依次经由物镜组(7)、透镜(6)、第三分光镜( 和第二分光镜(4)构成的反射光路投射在CCD (9)中；所述数字微镜器件DMD (1 和微透镜阵列C3)切换为不同时工作。全文摘要本专利技术公开了一种单光源双光路并行共焦测量系统，其特征是激光光源发射的准直光经第一分光镜分成两路准直光，其中一路准直光在经微透镜阵列分束后，依次经过第二分光镜和第三分光镜照射在透镜上；另一路准直光经依次经第一反射镜和第二反射镜照射在数字微镜器件DMD上，由数字微镜器件DMD分束后向第三分光镜反射，并经第三分光镜照射在透镜上；透镜的输出光线经物镜组聚焦在工作台上的被测物表面，被测物表面反射光依次经由物镜组、透镜、第三分光镜和第二分光镜构成的反射光路投射在CCD中，完成并行共焦测量。本专利技术可以实现精确测量。文档编号G01B11/24GK102213585SQ20111009013公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月11日 优先权日2011年4月11日专利技术者余卿, 余晓芬 申请人:合肥工业大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．单光源双光路并行共焦测量系统，其特征是：激光光源（１）发射的准直光经第一分光镜（２）分成两路准直光，其中一路准直光在经微透镜阵列（３）分束后，依次经过第二分光镜（４）和第三分光镜（５）照射在透镜（６）上；另一路准直光经依次经第一反射镜（１０）和第二反射镜（１１）照射在数字微镜器件ＤＭＤ（１２）上，由所述数字微镜器件ＤＭＤ（１２）分束后向第三分光镜（５）反射，并经第三分光镜（５）照射在透镜（６）上；所述透镜（６）的输出光线经物镜组（７）聚焦在工作台（８）上的被测物表面，被测物表面反射光依次经由物镜组（７）、透镜（６）、第三分光镜（５）和第二分光镜（４）构成的反射光路投射在ＣＣＤ（９）中；所述数字微镜器件ＤＭＤ（１２）和微透镜阵列（３）切换为不同时工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余晓芬，余卿，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34