3.5 米勒干涉仪

米勒(Mirau)干涉仪的基本原理如图3-23所示，照明光束经透镜L会聚，后透过参考板B1，被分光板上的半透半反膜分成两路。一路透过分光板B2后透射到被测面上，反射后经分光板B2和参考板B1返回透镜L，另一路被分光板B2反射到参考板上表面的小镜面P上，P上反射回的光束再次被分光板B2反射，然后穿过参考板B1到达透镜L。两束光在透镜视场中会合并发生干涉。

图3-23 米勒干涉仪原理

米勒干涉仪常被用于干涉显微轮廓仪中，其原理如图3-24所示，由米勒干涉成像光路和照明光路组成，两者用分束棱镜相连，PZT和米勒干涉显微物镜相连，带着干涉物镜沿光轴移动。米勒干涉成像光路把被测面和参考面形成的干涉条纹成像到CCD上。照明光路采用柯拉照明提供被测面均匀的照明，由光源S、集光镜L1、聚光镜L2、滤光片K和米勒干涉物镜组成。光源是卤素灯，加了干涉滤光片K以增大相干长度。光路中还配备了孔径光阑和视场光阑，通过改变孔径光阑的大小改变被测面光强，通过改变视场光阑的大小改变被测面的照明范围。干涉成像光路包括米勒干涉显微物镜和成像镜L3，因为米勒干涉显微物镜随PZT移动时，其成像位置关系及像差基本不变，则干涉物镜和镜筒透镜之间应为平行光，所以干涉系统的放大率为镜筒透镜和干涉物镜的焦距之比。

图3-24 米勒干涉显微轮廓仪图

图3-24所示米勒干涉显微物镜的分束元件一般不用迈克耳逊干涉中的立方分束棱镜，所以干涉仪体积较小，结构紧凑，但是由于在物镜和被测表面之间安置了参考镜和分光镜，因而米勒显微干涉仪只能使用较长工作距离的显微物镜，物镜的数值孔径被限制在0.5以下，降低了系统的横向分辨率，显微物镜的放大倍率为10×、20×、50×。但米勒显微干涉仪的抗干扰能力都强于迈克耳逊显微干涉仪，在追求测量精度和抗干扰能力最佳组合的表面微观形貌和离面位移测量中有着很强的使用价值。图3-25所示为常用倍率的米勒干涉物镜。

图3-25 米勒干涉物镜

1986年WYKO公司研制成功测量表面微观形貌的米勒型显微干涉仪，利用条纹扫描方法，测量精度达λ/1000。WYKO公司最新推出的NT1100型显微轮廓仪采用的也是米勒型干涉结构，图3-26为NT1100型显微轮廓仪和其微观检测轮廓图。

图3-26 NT1100型显微轮廓仪和其微观检测轮廓图