一种新型的白光干涉仪结构的制作方法

1.本发明属于表面形貌测量设备领域，更具体地，涉及一种新型的白光干涉仪结构。


背景技术：

2.表面形貌是制造产品和科学样件的重要质量特征，直接影响其功能特性；表面形貌测量，对于产品和科学样件的功能质量分析和优化具有重要意义，现有技术中通常采用白光干涉测量法进行形貌测量，其对于台阶、沟槽等结构特征组成的反射信号为主的微纳制件表面，具有稳定性高、抗外界扰动及光源功率变化影响等优点，成为当前最主要的微结构表面测量技术。
3.现有的白光干涉仪根据干涉光路结构不同可分为mirau结构、michelson结构和linnik结构，其中mirau结构和michelson结构都将参考臂集成在物镜中，两种结构都具有结构紧凑和抗干扰强的优势，然而这两种结构由于物镜和待测样品之间增加了光学元件，从而限制了系统的横向分辨率，同时这两个结构由于参考光路中参考镜集成在物镜中，当应用于不同测量场合时，需更换整个物镜系统，成本较高。
4.与上面两种结构不同，linnik结构在测量端和参考端均设置一个显微物镜，从光学系统前端光路中出射的平行光经分光后分为两束，分别经各自光路中的显微物镜聚焦在被测面和参考镜上，在被反射后又分别返回被还原成平行光，最终发生干涉，linnik结构要求两物镜相同，由于在被测物表面和物镜之间没有其他任何光学元件，因此物镜的选择较为自由，能够根据不同应用要求选择从低倍到高倍各种数值孔径，可以拥有更高的数值孔径，更高的放大倍率，且参考镜更换方便，成本低廉。但是，在扫描方式上linnik结构由于其结构特点，需带动整个白光干涉光学头移动，增加扫描系统的承重，特别是高精密扫描时，扫描系统的负载有限，极大的限制了白光干涉仪的扫描精度，此外，同等精度下，高承重往往意味着高成本。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的上述技术缺陷，从而提供一种新型的白光干涉仪结构，具体实现方案如下。
6.本发明提供一种新型的白光干涉仪结构，包括第一驱动平台1，在所述第一驱动平台1上设置有白光发生单元3、分束单元41、信号采集单元5，其特征在于，在第一驱动平台上还设置有反射单元42，反射单元设置在分束单元41后端，在第一驱动平台1还设置有第二驱动平台2，第二驱动平台2设置有第一物镜61、第二物镜62以及参考镜63，第一物镜和第二物镜平行设置，第一物镜上端与分束单元对应布置，第二物镜上端与反射单元对应布置，第二物镜下端与参考镜对应布置，待测物品64设置在第一物镜下端，所述的分束单元41到参考镜63的光程与分束单元41到待测物品64的光程相等。
7.进一步的，白光发生单元3包括白光光源31、第一透镜32和第二透镜33。白光光源用于产生所用的白光，第一透镜用于准直白光光源产生的白光，第二透镜用于把准直好的
白光聚焦于物镜前端面。
8.进一步的，分束单元41为分光镜，用于把白光分成相等的两路，一路为透射光作为参考光，一路为反射光作为信号光，还可以用于将信号光和参考光输送至信号采集单元。
9.进一步的，信号采集单元5包括接收装置51和管镜52，接收装置可以为相机，管镜位置在接收装置和分光单元之间。
10.进一步的，反射单元42为反光镜，用于将经过分束单元的透射光偏转90度与信号光平行，并将其反射至第二物镜和参考镜。
11.进一步的，第一物镜和第二物镜为相同物镜。
12.进一步的，第一驱动平台1可以为手动或者电动平移台。
13.进一步的，第二驱动平台2为电动平移台，如压电陶瓷平移台。
14.本发明技术方案，具有如下优点：
15.本发明将参考光偏转90
°
，使信号光和参考光平行，因而位于参考光路的第一物镜、参考镜和位于信号光路的第二物镜可以平行设置，并整体安装于第二驱动平台上，扫描时只需移动第二驱动平台即可进行待测物品高度方向上的测量，既保留了linnik结构高放大倍率、高横向分辨率、参考镜更换方便的特点，又减轻了扫描系统的负载，拓宽扫描系统的选择范围，拥有更高扫描精度的同时生产成本也更低。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术一种新型的白光干涉仪结构的示意图；
18.图2为白光发生单元的一种光学结构；
19.图3为白光发生单元的另一种光学结构。
20.附图标记说明：
21.1.第一驱动平台，2.第二驱动平台，3.白光发生单元，41.分束单元，5.信号采集单元，42.反射单元，61.第一物镜、62.第二物镜，63.参考镜，64.待测物品，31.白光光源，32.第一透镜，33.第二透镜，51.接收装置，52.管镜。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.参照图1所示，本发明提供一种新型的白光干涉仪结构，包括第一驱动平台1，在所述第一驱动平台1上设置有白光发生单元3、分束单元41、信号采集单元5，其特征在于，在第一驱动平台上还设置有反射单元42，反射单元设置在分束单元后端，在第一驱动平台1还设置有第二驱动平台2，第二驱动平台设置有第一物镜61、第二物镜62以及参考镜63，第一物镜和第二物镜平行设置，第一物镜上端与分束单元对应布置，第二物镜上端与反射单元对应布置，第二物镜下端与参考镜对应布置，待测物品64设置在第一物镜下端，所述的分束单元41到参考镜63的光程与分束单元41到待测物品64的光程相等。
27.第一驱动平台1上设置白光发生单元3、分束单元41、信号采集单元5，具体布置可以参考现有linnik结构，物镜单元则进行了一定的设计和改进，将第一物镜、第二物镜以及参考镜整体设置在第二驱动平台上，第一物镜和第二物镜平行，第二物镜上端对应设置了反射单元。通过上述技术方案，白光发生单元发出的白光经过分束单元分成两路光路，一路经过反射为信号光，一路经过透射为参考光，信号光经过第一物镜到达待测物品表面后返回，参考光经过反射单元经过90度偏折反射，经过对应的第二物镜和参考镜后返回，然后一并通过分束单元输送到信号采集单元进行采集。由于第一物镜、第二物镜、参考镜整体平行设置在第二驱动平台上，在进行高度方向的扫描时，只需驱动第二驱动平台移动即可，减轻了扫描系统的负载，拓宽扫描系统的选择范围，拥有更高扫描精度的同时降低生产成本。
28.进一步的，白光发生单元3包括白光光源31、第一透镜32和第二透镜33。白光光源用于产生所用的白光，第一透镜用于准直白光光源产生的白光，第二透镜用于把准直好的白光聚焦于物镜前端面。白光单元的光学结构有两种典型的设置，分别如图2和图3所示。
29.进一步的，分束单元41为分光镜，用于把白光分成相等的两路，一路为透射光作为参考光，一路为反射光作为信号光，还可以用于将信号光和参考光输送至信号采集单元。
30.进一步的，信号采集单元5包括接收装置51和管镜52，接收装置可以为相机，管镜位置在接收装置和分光单元之间。
31.进一步的，反射单元42为反光镜，用于将经过分束单元的透射光偏转90度与信号光平行，并将其反射至第二物镜和参考镜。
32.进一步的，第一物镜和第二物镜为相同物镜。
33.进一步的，第一驱动平台1可以为手动或者电动平移台。
34.进一步的，第二驱动平台2为电动平移台，如压电陶瓷平移台等。
35.本发明提供的一种新型的白光干涉仪结构，通过设置第一驱动平台和第二驱动平台两个驱动平台，实现了物镜单元与其他单元之间的分离，通过第一驱动平台完成整体结构位置的初定位，然后，再通过运行第二驱动平台即可带动物镜单元移动，进行高度方向上的扫描，减轻了扫描系统的负载，拓宽扫描系统的选择范围，拥有更高扫描精度的同时降低
生产成本。
36.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。