CN112711030A - 一种显微镜面阵扫频测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种显微镜面阵扫频测量装置和方法，属于激光测距技术领域，装置包括可调谐激光器、第一准直器、第一扩束器、第一分束器、显微镜、反射元件、相机和采集控制单元；可调谐激光器用于通过发送触发信号，控制相机采集干涉图像，并提供原始光束；第一分束器用于将经准直和扩束后的光束分为第一光束和第二光束，第一光束照射待测被测物体后反射；反射元件用于将第二光束反射形成参考光；相机用于采集第一反射光和参考光干涉形成的干涉图像。本发明取代了传统的点探测采集方式获取表面形貌，避免了点探测时引入的机械扫描误差，提升了小视场下测量数据的准确度。
Description
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，更具体地，涉及一种显微镜面阵扫频测量装置及方法。
背景技术
现代工业生产中，零件加工的精密程度越来越成为高性能设备的关键，准确且稳定的生产出特定尺寸和形貌的零件非常重要。因此，对所生产的零件进行精确的检测是保证高质量生产的重要环节。现有的技术中，往往需要通过逐点扫描获得零件的形貌，例如“表面三维坐标测量系统和方法”，虽然扩展了测量的范围，但测量过程依赖于机械运动，必然会引入机械扫描误差，也会使得设备面临运动部件老化、不稳定等问题。而且测量速度还会受限于扫描的速度，难以在高灵敏度的同时获得高测量速度。同时，现有技术对于小视场的测距应用中，对采用立体显微镜进行人工测量，难以同时实现高精度，快速的测量，因此，有需要开发一种显微视场下无需对样品进行扫描的大幅面、高精度、快速的测量物体厚度和距离的方法。
扫频干涉测距作为新一代非接触式精密测距方法，具有多种优点，比如灵敏度高，成像速度快。但是一般采用传统的平衡探测器以及高速数据采集卡进行干涉数据的采集，其点探测的采集方式具有一定的局限性。另外，在传统激光干涉测距的原理中，有着两大主要问题限制着实际应用。一是在信号的变换谱上，有一个固定存在的干扰峰，当信号峰与干扰峰发生混叠时，测量难以实现，即对应某段距离范围是“不可测”的，这个不可测量的区域也被称为死区。另一个问题是由于傅里叶变换的限制，测量距离存在一个非模糊距离。随着被测距离不断变长，测量结果将在非模糊距离范围内反复震荡，因此对于一个上升中的测量结果，实验并不能确定被测点的轴向移动方向，这就是非模糊距离带来的方向模糊性。因此，扩展测量的范围、提高测量的精度，才能实现高精度加工反馈。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种显微镜面阵扫频测量装置和方法，利用显微镜实现对微小物体的测量，利用相机实现面阵的高速测量。旨在解决现有的扫频干涉测距因为采用点探测采集方式存在机械扫描引入的误差，导致小视场下测距不准确的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种显微镜面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器、第一准直器、第一扩束器、第一分束器、显微镜、反射元件、相机和采集控制单元；
在原始光束经第一分束器反射的方向上依次设置有显微镜、第一分束器和相机；在原始光束的透射方向上依次设置第一准直器、第一扩束器、第一分束器和反射元件；可调谐激光器的输出端与相机的输入端相连；
可调谐激光器用于通过发送触发信号，控制相机采集干涉图像，并提供原始光束；第一准直器和第一扩束器分别用于对原始光束进行准直和扩束，第一分束器用于将经准直和扩束后的光束分为第一光束和第二光束，第一光束照射待测被测物体后反射，形成第一反射光；反射元件用于将第二光束反射形成参考光；相机用于采集第一反射光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元用于根据干涉图像分析被测物体的表面形貌；若相机像方出射平行光，第一分束器与相机之间设置有套筒透镜；显微镜用于放大被测物体的表面形貌。
优选地，反射元件为分束平板或光学窗口；
优选地，反射元件包括第二分束器、第一滤光片、第二滤光片、第一参考反射镜和第二参考反射镜；第一参考反射镜和第一滤光片构成第一参考臂，其放置方向为原始光束经第一分束器反射的方向；第二滤光片和第二参考反射镜构成第二参考臂，其放置方向为原始光束的透射方向；第一滤光片位于第一参考反射镜和第二分束器之间；第二滤光片位于第二参考反射镜和第二分束器之间；第二分束器具有固定且非均匀的分光比，用于将第二光束分为第一参考光束和第二参考光束；第一参考反射镜和第二参考反射镜分别用于将第一参考光束和第二参考光束反射，形成第二反射光和第三反射光；第一反射光、第二反射光和第三反射光两两干涉形成干涉图像。
优选地，反射元件为倾斜反射元件。
基于上述提供的显微镜面阵扫频测量装置，本发明提供了相应的显微镜面阵扫频测量方法，包括以下步骤：
将原始光束依次进行准直和扩束后，分为第一光束和第二光束；
第一光束照射至被测物体后反射形成第一反射光；且第二光束反射后形成参考光；
利用相机采集第一反射光和参考光干涉形成的干涉图像；
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌。
优选地，参考光的获取方法为：
将第二光束分为第一参考光束和第二参考光束；
第一参考光束和第二参考光束分别反射后进行滤光处理，获取第二反射光和第三反射光；
其中，参考光包括第二反射光和第三反射光。
另一方面，本发明提供了一种显微镜面阵扫频测量装置，包括：可调谐激光器、第一准直器、第一扩束器、第一分束器、显微镜、相机、采集控制单元、第一光纤分束器和透射元件；
在第一光束经第一分束器反射的方向上依次设置有显微镜、第一分束器和相机；在第一光束的透射方向上依次设置有第一准直器、第一扩束器、第一分束器和透射元件；可调谐激光器的输出端连接第一光纤分束器的输入端；第一光纤分束器的第一输出端连接第一准直器，其第二输出端连接透射元件；若相机像方出射平行光，第一分束器与相机之间设置有套筒透镜；
可调谐激光器用于通过发送触发信号，控制相机采集干涉图像，并提供原始光束；第一光纤分束器用于将原始光束分为第一光束和第二光束；第一准直器和第一扩束器分别用于对第一光束进行准直和扩束；第一分束器用于将经准直和扩束的第一光束照射至被测物体上，获取反射光；透射元件用于将第二光束传递至第一分束器，形成参考光；相机用于采集反射光和参考光干涉形成的干涉图像，采集控制单元用于根据干涉图像分析被测物体的表面形貌；显微镜用于放大被测物体的表面形貌。
优选地，透射元件为倾斜透射元件。
优选地，透射元件包括顺次相连的光纤衰减器、第二准直器和第二扩束器；
第二扩束器的输出端与第一分束器相连；第二准直器和第二扩束器分别对第二光束进行准直和扩束。
优选地，透射元件包括第二光纤分束器、第四准直器、第三扩束器、第三准直器、第四扩束器和第三分束器；
第二光纤分束器的输出端连接第三准直器和第四准直器；第四准直器和第三扩束器构成第一参考臂，其放置方向为第一光束经第一分束器反射的方向，由第三扩束器连接在第三分束器上；第三准直器和第四扩束器构成第二参考臂,其放置方向为第一光束的透射方向，由第四扩束器连接在第三分束器上；第三分束器连接在第一分束器的透射方向；第二光纤分束器用于将第二光束分为第一参考光和第二参考光；第一参考光和第二参考光均经过准直和扩束后，分别形成第一透射光和第二透射光；第一透射光、第二透射光和反射光两两发生干涉，形成干涉图像。
基于上述提供的显微镜面阵扫频测量装置，本发明提供了相应的显微镜面阵扫频测量方法，包括以下步骤：
将原始光束分为第一光束和第二光束；
第一光束依次进行准直和扩束后，照射至被测物体后反射形成反射光；且第二光束经第一分束器，形成参考光；
利用相机采集反射光和参考光干涉形成的干涉图像；
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌。
优选地，参考光的获取方法为：对第二光束依次进行准直和扩束后，传递至第一分束器，形成参考光。
优选地，参考光的获取方法为：
对第二光束分为第一参考光和第二参考光；
第一参考光和第二参考光均经过准直和扩束后，分别形成第一透射光和第二透射光；
参考光包括第一透射光和第二透射光。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的显微镜面阵扫频测量装置，由相机采集干涉图像，其中干涉图像由反射光与参考光干涉形成，反射光和参考光由相同的光束分解获取，采集控制单元通过分析干涉图像，分析被测物体的表面形貌，取代了传统的点探测采集方式获取表面形貌，避免了点探测时引入的机械扫描误差，提升了小视场下测量数据的准确度。
本发明采用的双参考臂的设计，有效地解决了传统激光干涉测距存在的非模糊距离问题和死区问题，可以实现精准地测距和测厚。
本发明采用光纤衰减器可以调节参考臂的光强，用于克服不同被测物体折射率太大需要更换衰减器从而破坏光路的问题。
本发明提供的反(透)射元件为倾斜反(透)射元件时，可以有效地抑制死区和镜像信号峰，因此，可以扩大面阵扫频的测量范围。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的显微镜面阵扫频测量装置示意图；
图2是本发明实施例2提供的显微镜面阵扫频测量装置示意图；
图3是本发明实施例3提供的显微镜面阵扫频测量装置示意图；
图4是本发明提供的被测点与参考点间的距离为正奇数倍时，测量装置获得的变换域信号特征；
图5是本发明提供的被测点与参考点间的距离为正偶数倍时，测量装置获得的变换域信号特征；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中，
1.可调谐激光器；2.第一准直器；3.第一扩束器；4.第一分束器；5.显微镜；6.被测物体；7.反射元件；8.套筒透镜；9.相机；10.电脑；11.第二分束器；12.第一滤光片；14.第二滤光片；13.第一参考反射镜；15.第二参考反射镜；22.第一光纤分束器；27.第二扩束器；28.第二准直器；29.光纤衰减器；30.第二光纤分束器；35.第三准直器；36.第四准直器；37.第三扩束器；38.第四扩束器；39.第三分束器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示提供了一种显微镜面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器1、第一准直器2、第一扩束器3、第一分束器4、显微镜5、反射元件7、套筒透镜8、相机9和电脑10；
在原始光束经第一分束器4反射的方向上依次设置有显微镜5、第一分束器4、套筒透镜8、相机9和电脑10；在横向方向上从左到右依次设置有可调谐激光器1、第一准直器2、第一扩束器3、第一分束器4和反射元件7；可调谐激光器1的输出端与相机9的输入端相连；
可调谐激光器1输出的波长随时间变化的过程称为光频率扫描，简称扫频；可调谐激光器1可以实现发出等波数间隔的触发信号，即每当其输出光变化了相同的波数时，发出一个触发信号，触发信号用于控制相机9开始采集；电脑10具有采集相机等设备的信号；被测物体6的反射光和反射元件7的反射光之间形成的干涉图像被相机9记录；电脑10采集相机9传递的干涉图像，用于分析被测物体的表面形貌；显微镜5用于放大被测物体的表面形貌。
需指出，若像方出射的是平行光，则显微镜5需要与套筒透镜8结合使用，将平行光汇聚在相机9的像面上；若像方出射的是汇聚光，则可以不使用套筒透镜8。
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌的原理具体如下：
相机9记录不同时刻经过散斑抑制后的信号光和参考光干涉获取的干涉图像，多张干涉图像实际记录的是各点的频谱，通过反傅里叶变换可获知被测物体表面和内部相对固定参考面的距离信息，从而达到测距/测厚的目的。
优选地，反射元件7可以是一个具有单一反射面的光学元件，反射镜面为被测物体6的参考面，来自被测物体6的反射光为信号光，来自反射元件7的反射光为参考光，信号光与参考光光产生的干涉图像被相机9记录；
优选地，反射元件7也可以是一个具有两个反射面的光学元件，此时的光路结构可以看作双参考臂系统。此时，被测物体6的反射光为信号光，反射元件7的第一反射面的反射光为第一参考光，反射元件7的第二反射面的反射光为第二参考光，信号光、第一参考光和第二参考光两两发生干涉，产生的干涉图像被相机记录；
进一步地，具有两个反射面的反射元件7可以是分束平板或光学窗口等，具有两个接近平行反射面的光学单体元件，也可以是由第二分束器11、第一滤光片12、第二滤光片14、第一参考反射镜13和第二参考反射镜15组成，第一参考反射镜13和第一滤光片12构成第一参考臂；第二滤光片14和第二参考反射镜15构成第二参考臂；第二分束器11具有固定且非均匀的分光比，例如第一参考臂与第二参考臂的比值为60:40，可以通过变换信号的强度判断某一干涉峰来源于第一参考臂还是第二参考臂。
具体如下：
第一参考臂和第二参考臂之间具有固定的光程差φ＝φ1-φ2，其中，φ1为第一参考臂的光程，φ2为第二参考臂的光程，本实施例中假定φ1>φ2进行分析，对于φ1<φ2的情况对应分析即可。
如图4所示的信号变换域里，给定φ＝φ1-φ2，第一参考臂对应的干涉峰Pp在第二参考臂对应的干涉峰Ps的左侧时，可以判断n为奇数，反之，如图5所示，当Pp在Ps右侧时，可以判断n为偶数。
具体地，给定第一参考臂和第二参考臂之间固定的光程差φ，并已知被测物体6相对于第一参考臂镜像的距离l在第n个非模糊距离区间满足式l∈[(n-1)lNAR,nlNAR]n∈Z+，其中n已知，根据以下公式计算l：
其中，
式中，c为光速，lNAR为非模糊距离，np是光传播介质的折射率，τ1和τ2分别是干涉峰一和干涉峰二在变换域上的坐标。当系统是单参考臂设置时，只有一个干涉峰，且当它不在死区内时，才会获得准确的距离值。典型的死区范围是一个非模糊区间大小的百分之一；Z+为正整数；Z为整数。
优选地，反射元件7为倾斜反射元件，即，相对于光轴倾斜θ角，可以抑制死区，扩展量程。例如，反射元件7与x轴的夹角呈2°；具体倾斜反射元件抑制死区的原理如下：
假设(x,y)是被测物体的表面坐标，当反射元件7不倾斜时，信号光和参考光两者的光程差为l(x,y)，通过相机9获取的光谱为
对S1在
域进行傅里叶变换后，得到的第一变换谱会出现一对沿零点对称且互为镜像的信号峰以及一个零点附近的具有一定宽度的死区，信号峰的横坐标为±l(x,y)，死区为可调谐激光器1的光谱I(λ)的傅里叶变换。
当反射元件7在(x＝0,y＝0)的点沿x轴旋转θ角后，信号光和参考光两者的光程差为l(x,y)+xsin(θ)，通过相机9获取的光谱为
对S2在
域进行傅里叶变换后，得到的第二变换谱会出现一对沿零点对称的信号峰以及一个在零点附近的具有一定宽度的死区，第二变换谱的信号峰的横坐标与sin(θ)成正比。由于θ时一个预先设置的固定值，因此，信号峰的中心值是可以预估的。而第二变换谱的死区同样为可调谐激光器1的光谱I(λ)的傅里叶变换，且不会与sin(θ)决定的信号峰发生混叠，因此，使用高通滤波算法可以滤除死区以及负半轴的信号，再将经过滤波的第二变换谱由傅里叶逆变换至x域，得到一个复数光谱信号S3，光谱信号S3不再包含可调谐激光器1的光谱I(λ)，镜像部分也会得到大幅抑制，因此，对S3在
域进行傅里叶变换后得到的变换谱仅包含一个信号峰，死区和镜像信号均会得到大幅抑制。因此，面阵扫频测量范围将可以从正半轴扩展至整个正负半轴，且不受死区干扰。
本发明中，透射元件与反射元件均可以为倾斜的，其在抑制镜像部分和死区方面的原理一致。
实施例2
不同被测物体的折射率可能变化很大，本实施例采用带有光纤分束器的一般视场光路，便于使用光纤衰减器调节参考臂的光强，而无需更换光路中的衰减器，避免破坏光路。
如图2所示提供了一种显微镜面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器1、第一准直器2、第一扩束器3、第一分束器4、显微镜5、套筒透镜8、相机9、电脑10、第一光纤分束器22、第二扩束器27、第二准直28和光纤衰减器29；
在径向方向上从下到上依次设置有显微镜5、第一分束器4、套筒透镜8、相机9和电脑10；在横向方向上从左到右依次设置有第一准直器2、第一扩束器3、第一分束器4、第二扩束器27和第二准直器28；可调谐激光器1的输出端连接第一光纤分束器22的输入端；第一光纤分束器22的第一输出端连接第一准直器2，其第二输出端连接光纤衰减器29；光纤衰减器29的输出端连接第二准直器28；
可调谐激光器1输出的光束通过第一光纤分束器22将光分成两束，第一光束连接至第一准直器2；第一扩束器3用于将光束扩束至典型值为30mm的光斑；第一光束从第一分束器4的第一端口输入，从第二端口输出；从第二端口输出的平行光通过显微镜5入射到被测物体6上，经过物体的反射，光纤经由第一分束器4进入套筒透镜8，再照射至相机9上，其中，套筒透镜8上带有可调光圈，调整光圈至合适的大小，能改善相机9上发生的散斑现象；第二光束经过光纤衰减器29连接至第二准直器28，第二扩束器27用于将第二光束扩束至典型值为30mm的光斑输出，经过第一分束器4的第三端口，再经过套筒透镜8照射至相机9上；第一光束经被测物体6获取的反射光与经第一分束器4输出的第二光束发生干涉，获取的干涉图像被相机9记录，电脑10根据干涉图像进行数据分析；显微镜5用于放大被测物体的表面形貌。
实施例3
带有光纤分束器的一般视场光路可以采用双参考臂结构解决距离模糊与死区问题。其原理与实施例1中相同，除了参考光本实施例来源于透射光，实施例1来源于反射光。
如图3所示提供了一种显微镜面阵扫频测量装置，包括可调谐激光器1、第一准直器2、第一扩束器3、第一分束器4、显微镜5、套筒透镜8、相机9、电10、第一光纤分束器22、第二光纤分束器30、第四准直器36、第三准直器35、第三扩束器37、第四扩束器38、第三分束器39；
在径向方向上从下到上依次设置有显微镜5、第一分束器4、套筒透镜8、相机9和电脑10；在横向方向上从左到右依次设置有第一准直器2、第一扩束器3和第一分束器4；
可调谐激光器1的输出端与第一光纤分束器22相连，第一光纤分束器22的一端连接第一准直器2，另一端连接第二光纤分束器30，由第二光纤分束器30分出两个参考臂，第一参考臂由第四准直器36和第三扩束器37构成，由第三扩束器37连接在第三分束器39的径向方向，第二参考臂由第三准直器35和第四扩束器38构成，由第四扩束器38连接在第三分束器39的横向方向；第三分束器39连接在第一分束器4的透射方向；
可调谐激光器1通过第一光纤分束器22分为两束光，第一束光通过光纤连接至第一准直器2，进入测量臂，详细过程如前所述；第二束光通过光纤连接至第二光纤分束器30，第二光纤分束器30分为第一参考光和第二参考光；第一参考光通过光纤连接至第四准直器36，经过第三扩束器37从第三分束器39的第三端口输入，从第三分束器39的第四端口输出，经过第一分束器4照射至相机9上；第二参考光通过光纤连接至第三准直器35，经过第四扩束器38从第三分束器39的第二端口输入，从第三分束器39的第四端口输出，经过第一分束器4照射至相机9上，被测物体6的反射光、第一参考光和第二参考光两两发生干涉，产生的干涉图像被相机9记录，传输至电脑10，用于分析被测物体6的表面形貌；显微镜5用于放大被测物体的表面形貌。
综上所述，本发明与现有技术相比，存在以下优势：
本发明提供的显微镜面阵扫频测量装置，由相机采集干涉图像，其中干涉图像由反射光与参考光干涉形成，反射光和参考光由相同的光束分解获取，采集控制单元通过分析干涉图像，分析被测物体的表面形貌，取代了传统的点探测采集方式获取表面形貌，避免了点探测时引入的机械扫描误差，提升了小视场下测量数据的准确度。
本发明采用的双参考臂的设计，有效地解决了传统激光干涉测距存在的非模糊距离问题和死区问题，可以实现精准地测距和测厚。
本发明采用光纤衰减器可以调节参考臂的光强，用于克服不同被测物体折射率太大需要更换衰减器从而破坏光路的问题。
本发明提供的反(透)射元件为倾斜反(透)射元件时，可以有效地抑制死区和镜像信号峰，因此，可以扩大面阵扫频的测量范围。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，包括可调谐激光器(1)、第一准直器(2)、第一扩束器(3)、第一分束器(4)、显微镜(5)、反射元件(7)、相机(9)和采集控制单元；
在原始光束经所述第一分束器(4)反射的方向上依次设置有所述显微镜(5)、所述第一分束器(4)和所述相机(9)；在原始光束的透射方向上依次设置所述第一准直器(2)、所述第一扩束器(3)、所述第一分束器(4)和所述反射元件(7)；所述可调谐激光器(1)的输出端与所述相机(9)的输入端相连；
所述可调谐激光器(1)用于通过发送触发信号控制相机采集干涉图像，并提供原始光束；所述第一分束器(4)用于将经准直和扩束后的光束分为第一光束和第二光束，第一光束照射待测被测物体后反射，形成第一反射光；所述反射元件(7)用于将第二光束反射形成参考光；所述相机(9)用于采集第一反射光和参考光干涉形成的干涉图像；采集控制单元用于根据干涉图像分析被测物体的表面形貌；显微镜(5)用于放大被测物体的表面形貌；若相机像方出射平行光，则所述第一分束器(4)与所述相机(9)之间设置有套筒透镜(8)。
2.根据权利要求1所述的显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，所述反射元件(7)为倾斜反射元件。
3.根据权利要求1所述的显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，所述反射元件(7)包括第二分束器(11)、第一滤光片(12)、第二滤光片(14)、第一参考反射镜(13)和第二参考反射镜(15)；
所述第一参考反射镜(13)和所述第一滤光片(12)构成第一参考臂，其放置方向为原始光束经第一分束器(4)反射的方向；所述第二滤光片(14)和所述第二参考反射镜(15)构成第二参考臂，其放置方向为原始光束的透射方向；所述第一滤光片(12)位于第一参考反射镜(13)和第二分束器(11)之间；所述第二滤光片位于第二参考反射镜(15)和第二分束器(11)之间；
所述第二分束器(11)具有固定且非均匀的分光比，用于将第二光束分为第一参考光束和第二参考光束；所述第一参考反射镜(13)和所述第二参考反射镜(15)分别用于将第一参考光束和第二参考光束反射，形成第二反射光和第三反射光；第一反射光、第二反射光和第三反射光两两干涉形成干涉图像。
4.一种基于权利要求1所述的显微镜面阵扫频测量装置的显微镜面阵扫频测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原始光束依次进行准直和扩束后，分为第一光束和第二光束；
第一光束照射至被测物体后反射形成第一反射光；且第二光束反射后形成参考光；
利用相机采集第一反射光和参考光干涉形成的干涉图像；
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌。
5.根据权利要求4所述显微镜面阵扫频测量方法，其特征在于，参考光的获取方法为：
将第二光束分为第一参考光束和第二参考光束；
第一参考光束和第二参考光束分别反射后进行滤光处理，获取第二反射光和第三反射光；
其中，参考光包括第二反射光和第三反射光。
6.一种显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，包括：可调谐激光器(1)、第一准直器(2)、第一扩束器(3)、第一分束器(4)、显微镜(5)、相机(9)、采集控制单元、第一光纤分束器(22)和透射元件；
在第一光束经所述第一分束器(4)反射的方向上依次设置有所述显微镜(5)、所述第一分束器(4)和所述相机(9)；在第一光束的透射方向上依次设置有所述第一准直器(2)、所述第一扩束器(3)、所述第一分束器(4)和所述透射元件；所述可调谐激光器(1)的输出端连接所述第一光纤分束器(22)的输入端；所述第一光纤分束器(22)的第一输出端连接所述第一准直器(2)，其第二输出端连接透射元件；若所述相机(9)像方出射平行光，所述第一分束器(4)与所述相机(9)之间设置有套筒透镜(8)；
所述可调谐激光器(1)用于通过发送触发信号控制相机采集干涉图像，并提供原始光束；所述第一光纤分束器(22)用于将原始光束分为第一光束和第二光束；所述第一分束器(4)用于将经准直和扩束的第一光束照射至被测物体上，获取反射光；透射元件用于将第二光束传递至第一分束器，形成参考光；所述相机(9)用于采集反射光和参考光干涉形成的干涉图像，采集控制单元用于根据干涉图像分析被测物体的表面形貌；显微镜(5)用于放大被测物体的表面形貌。
7.根据权利要求6所述的显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，所述透射元件包括顺次相连的光纤衰减器(29)、第二准直器(28)和第二扩束器(27)；
所述第二扩束器(27)的输出端与所述第一分束器(4)相连；所述第二准直器(28)和所述第二扩束器(27)分别对第二光束进行准直和扩束。
8.根据权利要求6所述的显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，所述透射元件为倾斜透射元件。
9.根据权利要求6所述的显微镜面阵扫频测量装置，其特征在于，所述透射元件包括第二光纤分束器(30)、第四准直器(36)、第三扩束器(37)、第三准直器(35)、第四扩束器(38)和第三分束器(39)；
所述第二光纤分束器(30)的输出端连接所述第三准直器(35)和所述第四准直器(36)；所述第四准直器(36)和所述第三扩束器(37)构成第一参考臂，其放置方向为第一光束经第一分束器(4)反射的方向，由所述第三扩束器(37)连接在所述第三分束器(39)上；所述第三准直器(35)和所述第四扩束器(38)构成第二参考臂,其放置方向为第一光束的透射方向，由所述第四扩束器(38)连接在所述第三分束器(39)上；所述第三分束器(39)连接在第一分束器(4)的透射方向；所述第二光纤分束器(30)用于将第二光束分为第一参考光和第二参考光；第一参考光和第二参考光均经过准直和扩束后，分别形成第一透射光和第二透射光；第一透射光、第二透射光和反射光两两发生干涉，形成干涉图像。
10.一种基于权利要求6所述的显微镜面阵扫频测量装置的显微镜面阵扫频测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原始光束分为第一光束和第二光束；
第一光束依次进行准直和扩束后，照射至被测物体后反射形成反射光；且第二光束经第一分束器，形成参考光；
利用相机采集反射光和参考光干涉形成的干涉图像；
根据干涉图像分析被测物体的表面形貌。
11.根据权利要求10所述的显微镜面阵扫频测量方法，其特征在于，所述参考光的获取方法为：对第二光束依次进行准直和扩束后，传递至第一分束器，形成参考光。
12.根据权利要求10所述的显微镜面阵扫频测量方法，其特征在于，所述参考光的获取方法为：
对第二光束分为第一参考光和第二参考光；
第一参考光和第二参考光均经过准直和扩束后，分别形成第一透射光和第二透射光；
参考光包括第一透射光和第二透射光。
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