本发明专利技术公开了一种超分辨复色差动共焦测量方法，其包括：提供第一差动共焦测量装置，提供一平行平板修正色差超分辨测头，提供一计算机装置，以及，精确修正超分辨滤波器平板基底厚度，实现两光束聚焦平面位置调节，从而保证两焦平面的位置差恰好等于第一差动共焦测量装置的线性测量区一半与第二差动共焦测量装置线性测量区一半之和。本发明专利技术还提供了一种超分辨复色差动共焦测量装置，本发明专利技术的超分辨复色差动共焦测量方法及装置的有益效果在于，在保留已公开的复色超分辨差动共焦测量技术具有两个独立的双极性跟踪线性区间，轴向响应量程大，能抑制共模干扰的技术优点前提下，提高系统横向分辨力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超精密测量领域，是一种用于微结构光学元件、微结构机械元 件、集成电路元件中三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽、深度及表面形状测 量的超精密非接触测量装置。
技术介绍
超分辨滤波技术是通过改变物镜光瞳的振幅透过率分布和相位分布，利用 相干光的干涉作用，获得比爱里斑更小的主瓣光斑的光学滤波技术。在共焦测 量系统中，在共焦针孔的作用下，系统以牺牲视场为代价，使测量分辨力得到 提高。在己知超分辨滤波技术中，实现光学滤波的主要技术途径有振幅滤波、 相位滤波、复振幅滤波以及偏振调制滤波。复色差动共焦测量是通过引入复色光照明，利用不同波长光束的轴向色散 特性获得两个独立的线性工作区间，从而使量程范围得到扩展的测量技术。对 复色光照明的共焦系统而言，由于相位调制量与波长有关，因此相位滤波、复 振幅滤波以及偏振调制滤波不能用于同时调制两种波长的照明光束，实现超分 辨滤波调制。然而，由于纯振幅滤波器调制变量与波长无关，因此可用于复色 光照明系统的滤波调制。但是在传统纯振幅滤波器中，滤波调制作用仅与振幅 透过率分布函数有关，而与基底厚度无关。滤波器基底厚度不是传统纯振幅滤 波器的设计变量。在已公开的复色超分辨差动共焦测量技术中，两个超分辨滤波器分别置于第一、第二波长光束探测分支光路，用以实J见超分辨滤波调制；两个独立的线 性工作区间重叠区位置是在光学系统设计过程中，通过控制复色光波位置色差 校正量构建重叠区间，通过提高元件加工精度和系统装调精度，保证重叠区间 构建的准确性。系统集成后，线性区间的重叠位置就固定下来，不能进行修正。考虑到元件制造误差和系统装调误差影响，在已公开复色超分辨差动共焦 测量系统中，精确控制线性工作区间重叠区位置具有加工难度大、装调要求很 高的不足。
技术实现思路
本专利技术一个目的在于，克服己公开复色超分辨差动共焦测量装置研制元件 加工难度大、系统装调要求很高的不足，提出一种兼顾复色光照明超分辨滤波 调制作用和位置色差校正量修正功能的超分辨复色差动共焦测量方法。为实现上述目的，本专利技术的超分辨复色差动共焦测量方法包括提供第一 差动共焦测量装置，用于输出具有第一波长的第一测量相干光束，以及用于接 收具有第一波长的第一反射光束，并根据所接收的具有第一波长的第一反射光 束产生第一近离焦探测器输出和第一远离焦探测器输出；提供第二差动共焦测 量装置，用于输出具有第二波长的第二测量相干光束，以及用于接收具有第二 波长的第二反射光束，并根据所接收的具有第二波长的第二反射光束产生第二 近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出；提供一平行平板修正色差超分辨测头，其包括二向分色镜，聚焦物镜和平 行平板色差修正超分辨滤波器，令第一测量相干光束和第二测量相干光束汇合于二向分色镜，再通过聚焦物镜和超分辨滤波器后分别聚焦于不同的平面；提供一计算机装置，用于读取并记录第一近离焦探测器输出、第一远离焦 探测器输出、第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出，并分别根据第 一近离焦探测器输出与第一远离焦探测器输出之差生成具有一线性测量区的 第一轴向测量响应曲线，以及根据第二远离焦探测器输出和第二近离焦探测器 输出之差生成具有一线性测量区的第二轴向测量响应曲线；以及，精确修正超分辨滤波器平板基底厚度，实5见两光束聚焦平面位置调节，从 而保证两焦平面的位置差恰好等于第一差动共焦测量装置的线性测量区一半 与第二差动共焦测量装置线性测量区一半之和。本专利技术还提供了一种超分辨复色差动共焦测量装置，包括第一差动共焦测量装置，用于输出具有第一波长的第一测量相干光束，以 及用于接收具有第一波长的第一反射光束，并根据所接收的具有第一波长的第 一反射光束产生第一近离焦探测器输出和第一远离焦探测器输出；第二差动共焦测量装置，用于输出具有第二波长的第二测量相干光束，以 及用于接收具有第二波长的第二反射光束，并根据所接收的具有第二波长的第 二反射光束产生第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出；平行平板修正色差超分辨测头，其包括二向分色镜，聚焦物镜和平行平板色差修正超分辨滤波器，令第一测量相干光束和第二测量相干光束汇合于二向 分色镜，再通过聚焦物镜和超分辨滤波器后分别聚焦于不同的平面；计算机装置，用于读取并记录第一近离焦探测器输出、第一远离焦探测器 输出、第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出，并分别根据第一近离 焦探测器输出与第一远离焦探测器输出之差生成具有一线性测量区的第一轴 向测量响应曲线，以及根据第二远离焦探测器输出和第二近离焦探测器输出之 差生成具有一线性测量区的第二轴向测量响应曲线，其中，精确修正超分辨滤波器平板基底厚度，实现两光束聚焦平面位置调节，从 而保证两焦平面的位置差恰好等于第一差动共焦测量装置的线性测量区一半 与第二差动共焦测量装置线性测量区一半之和。优选的是，所述超分辨滤波器包括各向同性的平板透明介质基底和设置于 该透明介质基底上的具有多个具有不同透过率的同心环带区域膜层。优选的是，所述各向同性透明介质是玻璃。本专利技术所述的基于平行平板色差校正的超分辨复色差动共焦测量方法及 装置的良好效果在于在保留已公幵的复色超分辨差动共焦测量技术具有两个 独立的双极性跟踪线性区间，轴向响应量程大，能抑制共模干扰的技术优点前 提下，通过1个振幅型超分辨滤波器，同时调制第一、第二测量光束，提高系 统横向分辨力；在光学系统集成后，通过精确修正超分辨滤波器基底厚度，进 一步调节聚焦光斑轴向位置色差，实现第一、第二波长测量光束聚焦平面间距离精确控制，保证测量装置具有最佳线性重叠区间，该方法调节简便易行，便 于工程应用。附图说明图1为现有技术中的一种典型的超分辨差动共焦检测系统的原理示意图2为图1中的超分辨差动共焦检测系统的轴向光强探测信号曲线图3为本专利技术的基于平行平板色差校正的超分辨复色差动共焦测量装置 原理示意图4为图3中的基于平行平板色差校正的超分辨复色差动共焦测量装置 的轴向光强探测信号曲线图5为图3中兼有复色光照明的超分辨滤波调制和轴向位置色差修正功 能的超分辨滤波器结构示意图6为本专利技术所使用的一种滤波器的立体示意图。具体实施例方式参照图3，本专利技术的基于平行平板色差校正的超分辨复色差动共焦测量装 置包括第一差动共焦测量装置100，第二差动共焦测量装置200和平行平板修 正色差超分辨测头300。 第一差动共焦测量装置100包括发射波长^的第一激光器1，依次设置在 所述激光器发射端轴线上的第一准直聚焦物镜2、第一针孔3、第一准直扩束 物镜4、第一偏振分光镜5和第一四分之一玻片13以及设置在所述第一偏振分 光镜反射端轴线上的第一分光镜6、第一探测物镜9、第二针孔10和第一远离 焦平面光电探测器ll，及设置在所述第一分光镜6反射端轴线上的第二探测物 镜7、第三针孔8和第一近离焦平面光电探测器12。第二差动共焦测量装置200包括发射波长^的第二激光器18，依次设置在 所述激光器发射端轴线上的第二准直聚焦物镜19、第四针孔20以及第二准直 扩束物镜21、第二偏振分光镜22和第二四分之一玻片23以及设置在所述第二 偏振分光镜反射端轴线上的第二分光镜24、第三探测物镜25、第五针孔26和 第二近离焦平面光电探测器27，及设置在所述第一分光镜24反射端轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超分辨复色差动共焦测量方法包括： 提供第一差动共焦测量装置，用于输出具有第一波长的第一测量相干光束，以及用于接收具有第一波长的第一反射光束，并根据所接收的具有第一波长的第一反射光束产生第一近离焦探测器输出和第一远离焦探测器输出；提供第二差动共焦测量装置，用于输出具有第二波长的第二测量相干光束，以及用于接收具有第二波长的第二反射光束，并根据所接收的具有第二波长的第二反射光束产生第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出； 提供一平行平板修正色差超分辨测头，其包括二向分色镜，聚焦物镜和平行平板色差修正超分辨滤波器，令第一测量相干光束和第二测量相干光束汇合于二向分色镜，再通过聚焦物镜和超分辨滤波器后分别聚焦于不同的平面； 提供一计算机装置，用于读取并记录第一近离焦探测器输出、第一远离焦探测器输出、第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出，并分别根据第一近离焦探测器输出与第一远离焦探测器输出之差生成具有一线性测量区的第一轴向测量响应曲线，以及根据第二远离焦探测器输出和第二近离焦探测器输出之差生成具有一线性测量区的第二轴向测量响应曲线；以及， 精确修正超分辨滤波器平板基底厚度，实现两光束聚焦平面位置调节，从而保证两焦平面的位置差恰好等于第一差动共焦测量装置的线性测量区一半与第二差动共焦测量装置线性测量区一半之和。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俭，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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