一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法

摘要

本发明公开了一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法，包括有以下步骤：一，使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，公式如下：

说明书

技术领域

本发明涉及产品面型测量方法技术领域，尤其涉及一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法。

背景技术

菲涅尔透镜又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔发明的，它一般是由聚烯烃材料注压而成的薄片，其镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆螺纹，这些螺纹是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的。菲涅尔透镜的制作要求很高，一个优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，大多在1mm左右，面积较大，在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，虽然比整个都是由玻璃材料构成的普通凸透镜略差点，但成本却比普通的凸透镜低很多，常用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。

在现有的菲涅尔测量方法已经遇到了瓶颈问题：1、如何使用方程式表达等高Fresnel结构、编译程序使得UA3P能够读取等高Fresnel方程式；2、当探针运行在高坡度（>60°）时，探针爬升方向断针风险高，如何降低探针断的风险；3、当探针最小角度单边15°，在每个齿形测量时会出现0.0425~0.0536mm无效“假点”，如何过滤拔模角、高角度干涉数据；4、如何避免探针断针，分步走针程序一个完整面型需要将两个半径数据拼接等瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法，该测量等高菲涅尔结构产品面型的方法能够方便、快速地测量出产品面型，测量精度高，误差小，构建模型损失可收敛在纳米级别，实物重复性测量误差可控在0.2um，可实现来定量标准化管控，具有很好推广价值的优点。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法，包括有以下步骤：

步骤一，使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，公式如下：

；

步骤二，将等高菲涅尔方程式的结果采用C++编译程序导入UA3P建立等高菲涅尔模型；

步骤三，采用等高菲涅尔探针测量，编写NC走针路程程序，使得90°方向走针为下针模式，最大限度保证探针运行安全，测量两个半径后拼接为整个2D面型；

步骤四，使用Data Tool工具将拼接后的点位资料转换成UA3P可以读取的二进制编码，进行数据拼接及转换；

步骤五，过滤拔模角、高角度干涉数据区域，截取面型真实数据进行分析，输出测量结果。

其中，所述步骤一中使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，其求余计算表达式为Zfresnel（x）=mod（Z，Height）=Z-（int）（Z/Height）。

其中，所述步骤二中采用C++编译程序导入UA3P建立等高菲涅尔模型，可采用Matlab及Zemax 光学设计软体模拟数据进行C++模型验证。

其中，所述步骤五中过滤拔模角、高角度干涉数据区域，其过滤数据最大占总数据11.2%。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法，包括有以下步骤：步骤一，使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，公式如下：；步骤二，将等高菲涅尔方程式的结果采用C++编译程序导入UA3P建立等高菲涅尔模型；步骤三，采用等高菲涅尔探针测量，编写NC走针路程程序，使得90°方向走针为下针模式，最大限度保证探针运行安全，测量两个半径后拼接为整个2D面型；步骤四，使用Data Tool工具将拼接后的点位资料转换成UA3P可以读取的二进制编码，进行数据拼接及转换；步骤五，过滤拔模角、高角度干涉数据区域，截取面型真实数据进行分析，输出测量结果。本发明通过使用求余函数建立方程式模型并采用用C++编译程序，导入UA3P建立等高Fresnel模型，解决了方程式建模的问题，能够方便、快速地测量出产品面型，测量精度高，误差小，可达到纳米级别，误差可控在0.2um；通过编写NC走针路程程序，使得90°方向走针为下针模式，最大限度保证探针运行安全，测量两个半径后拼接为整个2D面型，降低探针运行在高坡度（>60°）时断针的风险；故本发明具有能够方便、快速地测量出产品面型，测量精度高，误差小，可达到纳米级别，误差可控在0.2um，可实现来定量标准化管控，具有很好推广价值的优点。

附图说明

图1为本发明使用Matlab 对C++模型进行测试,面型显示结果的示意图；

图2为本发明使用Zemax 光学设计软体模拟数据进行C++模型验证的示意图；

图3为本发明过滤拔模角、高角度干涉数据区域的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

一种测量等高菲涅尔结构产品面型的方法，包括有以下步骤：

步骤一，使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，公式如下：；

步骤二，将等高菲涅尔方程式的结果采用C++编译程序导入UA3P建立等高菲涅尔模型；

步骤三，采用UA3P原子力探头测量，编写NC走针路径程序，使得90°方向走针为下针模式，最大限度保证探针运行安全，测量两个半径后拼接为整个2D面型；

步骤四，使用Data Tool工具将拼接后的点位资料转换成UA3P可以读取的二进制编码，进行数据拼接及转换；

步骤五，过滤拔模角、高角度干涉数据区域，截取面型真实数据进行分析，输出测量结果。

进一步的，所述步骤一中使用求余函数构建等高菲涅尔方程式，其求余计算表达式为Zfresnel（x）=mod（Z，Height）=Z-（int）（Z/Height）。

进一步的，所述步骤二中采用C++编译程序导入UA3P建立等高菲涅尔模型，可采用Matlab及Zemax 光学设计软体模拟数据进行C++模型验证，其中，采用Matlab进行C++模型验证中如下：如图1所示，使用Matlab 对C++模型进行测试,面型显示结果一致性OK；

其中，Zemax 光学设计软体模拟数据进行C++模型验证如下：如图2所示，结果显示最大差异可收敛在10nm。

进一步的，所述步骤五中过滤拔模角、高角度干涉数据区域，其过滤数据最大占总数据11.2%，如图3所示。

需更进一步的解释，本发明通过使用求余函数建立方程式模型并采用C++编译程序，导入UA3P建立等高Fresnel模型，解决了方程式建模的问题，能够方便、快速地测量出产品面型，测量精度高，误差小，可达到纳米级别，误差可控在0.2um；通过编写NC走针路径程序，使得90°方向走针为下针模式，最大限度保证探针运行安全，测量两个半径后拼接为整个2D面型，降低探针运行在高坡度（>60°）时断针的风险；故本发明具有能够方便、快速地测量出产品面型，测量精度高，误差小，构建模型损失可收敛在纳米级别，实物重复性测量误差可控在0.2um，可实现来定量标准化管控，具有很好推广价值的优点。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。