3D表面輪廓測量原理

來源：秋山科技（東莞）有限公司 2022年08月18日 15:30

3D表面輪廓測量原理

什么是白光干涉？

白光干涉儀是一種能夠以納米級精度對粗糙度和臺階等三維表面特征進行非接觸式測量的技術。測量粗糙度和臺階的技術包括接觸式輪廓儀、原子力顯微鏡 (AFM) 和激光顯微鏡。

	白光干涉	激光顯微鏡	接觸式步距規(guī)	原子力顯微鏡
準確性	◎ ?納米級測量 ?高重復性（0.1%）	△	◎	◎
解析度	◎ 納米到毫米	〇微米	〇　微米	◎ 納米
測量區(qū)域	◎ 一次測量 2 平方毫米（使用 10 倍鏡頭時）	△ 激光掃描	△ 線	× 小面積掃描
接觸/非接觸	非接觸式	非接觸式	接觸	接觸
測量時間	◎ 以秒為單位的面積測量	△ 通過掃描平面測量	△ 線輪廓	× 通過掃描平面測量

白光干涉儀可以說是一種能夠實現(xiàn)高精度、高速測量和大范圍測量的系統(tǒng)。

光學系統(tǒng)結構

干涉條紋

白光干涉法是用相機測量光的干涉圖案來測量三維形狀。如果您使用帶有內置參考鏡（稱為干涉鏡）的物鏡，并用白光照射參考鏡和樣品，當兩個反射光的光路相同時，兩個光發(fā)生強烈干涉并變亮. 反之，當兩束反射光的光路不同時，兩束光相互抵消而變暗。

在測量不同高度的樣品時，根據光路的不同，在光線強弱的地方會出現(xiàn)干涉條紋。

通過使用壓電致動器或步進電機在樣品上上下移動物鏡來觀察干涉信號。干擾信號峰值分別出現(xiàn)在 A 側和 B 側，這些峰值位置的偏移就是高度差。

由于分析了鏡頭上下移動時相機捕獲的干涉條紋和高度信息，可以分析鏡頭整個視野的準確3D輪廓。

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