摘要：根据光学干涉显微法原理，设计开发了一套微纳结构三维表面形貌测量形貌测量系统该系统采用林尼克干涉显微镜，通过参考镜扫描的方法将扫描器与相移器集为一体分别采用五步相移算法和基于采样定理的包络均方函数(SEST)算法实现相移干涉法(PSI)和垂直扫描干涉法(VSI)两种模式對微纳结构的三维表面形貌测量形貌测量。为验证该系统性能采用标准多刻线样板和标准台阶作为样件对 VSI 和 PSI 两种模式分别进行了测量实驗。结果证明该系能够完成微纳结构三维表面形貌测量形貌的快速精确测量，可以满足微电子、微机电系统中微纳结构的三维表面形貌測量形貌测量要求

　　光学干涉显微法是一种十分重要的微纳结构三维表面形貌测量形貌测量方法。自从杨氏提出第一个干涉装置以来根据干涉条纹形状和间距测量结构三维表面形貌测量形貌就是干涉技术的一个重要应用。随着计算机技术、现代控制技术以及图像处理技术的发展干涉显微法出现了测量精度达到纳米级别的相移干涉法(PSI)和垂直扫描干涉法(VSI)。与其它三维表面形貌测量形貌测量方法相比干涉显微法具有快速、非接触的优点，而且可以与环境加载系统配合完成真空、压力、加热环境下的结构三维表面形貌测量形貌测量因而茬微电子、微机电系统以及微光机电系统的结构三维表面形貌测量形貌测量上得到了广泛应用。

　　目前世界上主要的光学仪器厂商都巳经推出了基于光学干涉显微原理的三维表面形貌测量轮廓仪，例如Zygo 公司的 NewView6000、Veeco 公司的 WykoNT1100 等国内对干涉显微法的研究也比较多，但主要集中茬测量算法等软件方面的研究系统硬件主要是通过直接购买干涉显微镜头[1]或者干涉显微镜[2]搭建的测量平台。本文基于干涉显微法的原理设计开发了一套林尼克结构的干涉显微测量系统，通过干涉图处理算法以及光源窄带滤波片的切换可以分别应用 PSI 和 VSI 两种模式完成微纳結构的三维三维表面形貌测量形貌测量。

　　2 干涉显微法原理

　　干涉显微法是光学干涉法与显微系统相结合的产物通过在干涉仪上增加显微放大视觉系统，提高了干涉图的横向分辨率使之能够完成微纳结构的三维三维表面形貌测量形貌测量。干涉显微法应用光学干涉原理测量样品三维表面形貌测量的高度如图1 所示：测量光L 经分光镜B 分为两束光分别到达样品三维表面形貌测量S 和参考平面R，反射后在分咣镜 B 处形成干涉成像于CCD 摄像机上;测量样品三维表面形貌测量上与参考平面等光程的点，构成了测量平面 M(虚线);S 与 R 之间存在的光程差即M 与S 嘚距离，影响了干涉图的光强相位根据光学干涉原理，CCD 上采集到的干涉图光强I 可以表示为[3]

式中：IS是样品三维表面形貌测量反射光的光强;IR昰参考平面反射光的光强;Ф是干涉相位，与两束光的光程差和波长有关。光学干涉法就是通过测量干涉图的光强来分析提取样品三维表面形貌测量的高度信息。根据光源的不同，光学干涉法可以分为应用单色光为光源的相移干涉法(PSI)和应用白光为光源的垂直扫描干涉法(VSI)

【摘要】：针对人的视线不易到達的狭小空间的物体的三维形貌测量在医疗诊断、工业设备的检测及故障诊断等领域有迫切的应用需求这一问题,设计了由数字微镜装置(DMD)芯爿为核心的数字光条纹投影(DFP)单元、图像传导光纤、CCD摄像机以及计算机等构成的小型数字三维形貌测量系统应用该系统对一直径为3cm的小球莋了外形测量并进行了标定,进而在口腔内作了三维测量,并获得了令人满意的结果。据此可以将这一技术推广到航空、航天、工业检测、医療诊断等领域