CN215810701U - 一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及干涉测量仪器技术领域，具体为一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，该干涉仪包括：点光源、入射分光镜、入射准直镜、反射镜、等腰直角棱镜、反射准直镜A、反射分光镜、反射准直镜B和相机；点光源发射的光线经入射分光镜发散后投向入射准直镜；入射准直镜将投入的光线准直成平行光束后照射在反射镜上；等腰直角棱镜放置在待测平面上，且经反射镜反射后的光线由等腰直角棱镜的一侧折射在待测平面上，并由待测平面反射后经等腰直角棱镜的另一侧折射出；反射准直镜A接收等腰直角棱镜折射出的光线，并使光线经反射分光镜和反射准直镜B投射向相机。本实用新型可以生产成本低，可以对磨砂表面进行测量，且测试过程简单方便。

Description

一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪

技术领域

本实用新型涉及干涉测量仪器技术领域，具体为一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪。

背景技术

在工业生产领域，通常会采用传统的机械或者电学的方法来测量样品的平整度，接触式测量会对测试件的表面造成一定的损坏，且一般只能测量特定的轨迹轮廓或是有限测量区域的面形分布，光学干涉测量以其非接触测量、高精度和高灵敏度的特点，广泛应用于面形检测。

目前，现有的棱镜式掠入射干涉仪对相移器精度及控制电路要求较高，偏振相移是通过偏振相移器件在干涉图中引入相移，测量结果受到干涉仪内部光学元件及待测件的应力偏差影响，提高了干涉仪的制造要求，且增加了结构的复杂程度。同时，干涉仪灵敏度越高，仪器量程越大，但对于小像差的检测对象，检测误差也就越大；标准的灵敏度数值为4μm/fr，当灵敏度小于2μm/fr时，入射角偏离掠入射标准角度较多，不适合检测磨砂表面(反射光为漫反射)，且同类型掠入射干涉仪产生相移是通过调制出射准直光束的倾角，这会导致光源偏离中心轴。鉴于此，我们提出一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，所述干涉仪包括：点光源、入射分光镜、入射准直镜、反射镜、等腰直角棱镜、反射准直镜A、反射分光镜、反射准直镜B和相机；

所述点光源发射的光线经所述入射分光镜发散后投向所述入射准直镜；

所述入射准直镜将投入的光线准直成平行光束后照射在所述反射镜上；

所述等腰直角棱镜放置在待测平面上，且经所述反射镜反射后的光线由所述等腰直角棱镜的一侧折射在待测平面上，并由待测平面反射后经所述等腰直角棱镜的另一侧折射出；

所述反射准直镜A接收所述等腰直角棱镜折射出的光线，并使光线经所述反射分光镜和反射准直镜B投射向所述相机。

优选的，所述反射镜安装在调光电机的输出端上，且所述调光电机用于调节所述反射镜在竖直方向上的偏转角。

优选的，所述入射准直镜的凹面朝向所述点光源，凸面朝向所述反射镜；

所述反射准直镜A的凹面朝向所述反射分光镜，凸面朝向所述反射镜；

所述反射准直镜B的凹面朝向所述反射分光镜，凸面朝向所述相机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，通过多组棱镜相互配合，能保证光源一直在中心轴上，生产成本低，结构比较紧凑、易于实现小型化，实现掠入射待测平面胜的样品进行面形检测，可以有效拓展干涉仪的测量范围，可以用来测量误差在微米级的样品表面的平整度，甚至是粗糙面的面形分布，同时，通过调节反射镜4的偏转角度，可以根据角度划分成几档，在每档中微调可以改变干涉仪的灵敏度，测试过程简单方便，环境的要求较低，使测试更容易实现。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构原理图；

图2为本实用新型中反射镜不同偏转角度下的光线传播示意图；

图3为本实用新型中待测平面入射角接近86°时的结构示意图。

图中：1、点光源；2、入射分光镜；3、入射准直镜；4、反射镜；41、调光电机；5、等腰直角棱镜；6、反射准直镜A；7、反射分光镜；8、反射准直镜B；9、相机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，如图1和图2所示，该干涉仪包括：点光源1、入射分光镜2、入射准直镜3、反射镜4、等腰直角棱镜5、反射准直镜A6、反射分光镜7、反射准直镜B8和相机9；其中，反射镜4安装在调光电机41的输出端上，且调光电机41用于调节反射镜4在竖直方向上的偏转角，具体的，点光源1发射的光线经入射分光镜2发散后投向入射准直镜3；入射准直镜3将投入的光线准直成平行光束后照射在反射镜4上；等腰直角棱镜5放置在待测平面上，且经反射镜4反射后的光线由等腰直角棱镜5的一侧折射在待测平面上，并由待测平面反射后经等腰直角棱镜5的另一侧折射出；反射准直镜A6接收等腰直角棱镜5折射出的光线，并使光线经反射分光镜7和反射准直镜B8投射向相机9。通过调光电机41的驱动可以使反射镜4在竖直方向上呈不同的偏转角度，用于调整光线进入等腰直角棱镜5一侧的入射角度，如图3所示，本实施例中以灵敏度数值取4um/fr、等腰直角棱镜5的材料为K9(n＝1.5151@632.8nm)、在样品表面的入射角θ为85.46°为例进行介绍，具体的，当入射角为5.85度时，光线经等腰直角棱镜5折射后投入待测平面的入射角接近86°，几乎所有物体，包括磨砂表面，在此入射角左右都具有很高的反射率，且接近镜面反射(不会形成漫反射)；同时，面形检测的比例因子是1/2*cosθ＝7.16，也就是说，常规正入射检测时，干涉仪的比例因子是0.5，而掠入射时的比例因子是7.16，提升了14倍，相当于干涉仪的测试波长是9.06μm的中红外，可以满足大像差表面的测量。

值得说明的是，入射准直镜3的凹面朝向点光源1，凸面朝向反射镜4；反射准直镜A6的凹面朝向反射分光镜7，凸面朝向反射镜4；反射准直镜B8的凹面朝向反射分光镜7，凸面朝向相机9。通过以上设置，便于形成平行光束。

通过上述内容不难看出，本实用新型通过多组棱镜相互配合，能保证光源一直在中心轴上，生产成本低，结构比较紧凑、易于实现小型化，实现掠入射待测平面胜的样品进行面形检测，可以有效拓展干涉仪的测量范围，可以用来测量误差在微米级的样品表面的平整度，甚至是粗糙面的面形分布，同时，通过调节反射镜4的偏转角度，可以根据角度划分成几档，在每档中微调可以改变干涉仪的灵敏度，测试过程简单方便，环境的要求较低，使测试更容易实现。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，其特征在于，所述干涉仪包括：点光源(1)、入射分光镜(2)、入射准直镜(3)、反射镜(4)、等腰直角棱镜(5)、反射准直镜A(6)、反射分光镜(7)、反射准直镜B(8)和相机(9)；

所述点光源(1)发射的光线经所述入射分光镜(2)发散后投向所述入射准直镜(3)；

所述入射准直镜(3)将投入的光线准直成平行光束后照射在所述反射镜(4)上；

所述等腰直角棱镜(5)放置在待测平面上，且经所述反射镜(4)反射后的光线由所述等腰直角棱镜(5)的一侧折射在待测平面上，并由待测平面反射后经所述等腰直角棱镜(5)的另一侧折射出；

所述反射准直镜A(6)接收所述等腰直角棱镜(5)折射出的光线，并使光线经所述反射分光镜(7)和反射准直镜B(8)投射向所述相机(9)。

2.根据权利要求1所述的可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，其特征在于：所述反射镜(4)安装在调光电机(41)的输出端上，且所述调光电机(41)用于调节所述反射镜(4)在竖直方向上的偏转角。

3.根据权利要求1所述的可切换灵敏度的掠入射相移干涉仪，其特征在于：所述入射准直镜(3)的凹面朝向所述点光源(1)，凸面朝向所述反射镜(4)；

所述反射准直镜A(6)的凹面朝向所述反射分光镜(7)，凸面朝向所述反射镜(4)；

所述反射准直镜B(8)的凹面朝向所述反射分光镜(7)，凸面朝向所述相机(9)。

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