专利名称：基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量仪器，特别涉及一种基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统。
背景技术：
在物体三维形貌测量中，有激光三角法、结构光法、电感轮廓仪法、激光共焦扫描显微镜法等很多方法。其中，激光共焦扫描显微镜测量法是一种三维高分别率测量方法。 激光共焦扫描显微镜采用激光点光源代替传统光学显微镜的场光源，结构上采用双针孔结构，形成物象共轭的独特设计。点光源在物镜焦平面对样品逐点扫描，在探测器侧共轭针孔处成像。由于光学系统的物象共轭关系，只有焦点处散射光才能透过共轭针孔，可以有效抑制同焦面上非测量点和样品非焦平面产生的散射光。通过对被测物体进行三维扫描可以获得物体三维形貌。但激光共焦扫描显微镜是一种通用的光学成像仪器，光源与探测系统是独立的，系统结构复杂，成本高昂。
发明内容
本发明是针对现在物体三维形貌测量系统结构复杂、成本高的问题，提出了一种基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统，可以显著简化共焦成像系统结构，降低设备成本低，实用性强。本发明的技术方案为一种基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统，半导体激光器发射的激光通过准直透镜后变换为平行光入射到分光镜，经过分光后，一部分激光到达反射镜改变光束方向，再入射到显微物镜会聚，照射到放置在载物台上的被测物体的表面，由焦点处产生的散射光再由显微物镜收集沿着原光路反馈回半导体激光器；经过分光后的另一部分激光被光电探测器接收，数据采集卡对光电探测器数据进行采集后送入计算机中，计算机输出控制信号到驱动电路，驱动电路带动三维扫描平台移动位置，载物台搁置在三维扫描平台上。本发明的有益效果在于本发明基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统，具有非常突出的三维形貌显微成像能力，结构简单，可以显著降低设备成本低，实用性强。
图1为本发明基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统结构示意图。
具体实施例方式如图1所示基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统结构示意图，半导体激光器1发射的激光被准直透镜2变换为平行光，一部分激光透过分光镜3，由反射镜4改变光束方向，再入射显微物镜5会聚，照射到放置在载物台7上的被测物体6的表面，由焦点处产生的散射光可由显微物镜5收集沿着原光路反馈回激光器1，离焦面产生的反馈光不能进入激光器，反馈光进入激光腔内后，消耗谐振腔内的载流子，使激光器发射功率降低 ’另一部分激光透过分光镜3被光电探测器11接收，通过数据采集卡10送入计算机9中；计算机9输出控制信号到驱动电路，可带动三维扫描平台8移动位置，载物台7搁置在三维扫描平台8上。计算机9控制调整三维扫描平台8到初始位置，然后三维扫描平台8在计算机9控制下带动被测物体6移动，对被测物体6进行二维扫描，在二维扫描过程中，对每一个扫描点再进行深度方向扫描，寻找到光电探测器11输出的最小值，此时该点深度位置处于显微物镜5的焦点位置。被分光镜3分出的激光器1发射的部分激光，由光电探测器11接收， 转换为电压信号输出，计算机9通过数据采集卡10采集该电压信号，并保存为数据文件，然后用处理软件进行处理，重构被测物体三维形貌。半导体激光器出射光准直为平行光，再由显微物镜会聚，照射到被测物体表面上。 半导体激光器的发光点与光束的焦点具有共轭成像关系。由焦点处产生的散射光可由物镜收集反馈回半导体激光器谐振腔，然而离焦面产生的反馈光，由于共轭关系被破坏而不能进入激活区，从而此方式具有深度分辨能力。反馈光进入激光腔内后，消耗谐振腔内的载流子，使激光器发射功率降低，激光器发射功率变化表征了被测物体的形貌，计算机9通过数据采集卡采集光电探测器11输出的电压信号，并保存为数据文件，再结合位置数据，用处理软件对三维扫描测量数据进行处理，可以重构被测物体三维结构。半导体激光器发射功率对反馈光具有高灵敏度响应，因此适合于微弱散射光信号的检测；同时，半导体激光反馈系统又是一个天然的共焦成像系统，其激活区相当于激光共焦显微系统的共轭针孔，而其尺寸非常�。虼吮鞠低尘哂蟹浅Ｍ怀龅娜蚊蚕晕⒊上衲芰�。
权利要求
1. 一种基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统，其特征在于，半导体激光器发射的激光通过准直透镜后变换为平行光入射到分光镜，经过分光后，一部分激光到达反射镜改变光束方向，再入射到显微物镜会聚，照射到放置在载物台上的被测物体的表面，由焦点处产生的散射光再由显微物镜收集沿着原光路反馈回半导体激光器；经过分光后的另一部分激光被光电探测器接收，数据采集卡对光电探测器数据进行采集后送入计算机中，计算机输出控制信号到驱动电路，驱动电路带动三维扫描平台移动位置，载物台搁置在三维扫描平台上。
全文摘要
本发明涉及一种基于激光反馈效应的三维形貌显微测量系统，半导体激光器出射光准直为平行光，再由显微物镜会聚，照射到被测物体表面上。半导体激光器的发光点与光束的焦点具有共轭成像关系。由焦点处产生的散射光可由物镜收集反馈回半导体激光器谐振腔，然而离焦面产生的反馈光，由于共轭关系被破坏而不能进入激活区，反馈光进入激光腔内后，消耗谐振腔内的载流子，使激光器发射功率降低，激光器发射功率变化表征了被测物体的形貌，计算机9通过数据采集卡采集光电探测器输出的电压信号，并保存为数据文件，再结合位置数据，用处理软件对三维扫描测量数据进行处理，可以重构被测物体三维结构。系统结构简单，可以显著降低设备成本低，实用性强。
文档编号G01B11/24GK102435148SQ20111026614
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者凌进中, 李晓沛, 马军山 申请人:上海理工大学
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