移相解算共焦系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究.pdf

1、共焦檢測(cè)技術(shù)是一種用于微米及亞微米尺度測(cè)量的三維光學(xué)顯微技術(shù)。由于共焦檢測(cè)技術(shù)具有測(cè)量范圍大、不損傷測(cè)量表面、可直接測(cè)量臺(tái)階高度、高軸向分辨率和橫向分辨率等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用于材料學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)及生物工程領(lǐng)域的三維微尺度結(jié)構(gòu)測(cè)量。
　　但是，隨著微光學(xué)元件線寬寫入精度不斷提高、臺(tái)階高度不斷增大以及多樣化材料基底元件的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)共焦檢測(cè)技術(shù)無(wú)法滿足其制造質(zhì)量檢測(cè)需求。在傳統(tǒng)共焦基礎(chǔ)上引入移相干涉技術(shù)，設(shè)計(jì)出移相解算共焦檢測(cè)裝

2、置，實(shí)現(xiàn)可兼顧三維高分辨、大量程及抗擾動(dòng)的共焦檢測(cè)。
　　本課題在分析移相解算共焦檢測(cè)原理基礎(chǔ)之上，對(duì)其相位提取算法、理論模型解算方法以及數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)進(jìn)行深入的研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)移相解算共焦檢測(cè)具有十分重要的作用。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　深入分析移相解算共焦的特性及其影響因素，修正離焦量解算模型；結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)移相解算共焦總體方案，包括合理選擇激光器光源、針孔、微位移臺(tái)和設(shè)計(jì)光電轉(zhuǎn)換電路。使得實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)定性好，

3、光電轉(zhuǎn)換精度高。
　　分析相位提取算法的最佳采樣方式和相位提取中誤差因素的影響，結(jié)合相位提取算法的計(jì)算精度及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提出了四步平均移相算法。利用滿周期等間隔采樣、抑制線性相移誤差和誤差平均效果，減小了相位提取誤差，提高相位求解精度。
　　針對(duì)采集數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用排序均值的濾波方法，按照數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用二分法求解出離焦量；完成計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，包括采集卡驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)器的控制程序、相位和離焦量解算程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)