光學輪廓儀測量方式是在被測表面一個點上感知焦點
光學輪廓儀
在構建目標物體的表面貌形時，常用的是不與測試表面接觸的
光學探針，而不是機械式探針。光學探針通過檢測被測物體上的較
佳聚焦位置來確定其形狀。光學輪廓儀實現測量的方式是：在被測
表面的一個點上感知焦點，通過調整聚焦透鏡的高度直到焦點被找
到為止。信號是在掃描焦點的過程中收集和處理的。鏡頭移動的數
值可以反映測試點的表面高度。無論是通過光學探頭的掃描或是移
動被測表面，都能產生二維或三維的高度輪廓圖。在感知焦點信號
時，需要有特殊的硬件設備。利用不同的方法，如傳統的顯微鏡或
立體顯微鏡來產生表面輪廓圖的方法，都是基于通過集中掃描目標
物，以獲得每個點的較佳焦點，然后對采集來的圖像進行處理的過
程。
光學輪廓儀感知的信號通常被誤稱為輻強度。光學聚焦傳感器
當激光光源發出的一束光被聚焦到被測表面時，反射光在光軸
上被棱鏡分成兩束。然后，用兩個探測器分別檢測這兩束光的信號
，并對其差值信號進行監控。當聚焦透鏡太高時，反射光束會聚焦
在探測器的前方，導致內側探測器的信號變大；而聚焦鏡頭太低時
，外側探測器的信號會變大。信號差值情況可以決定測試表面在哪
一面被聚焦，以及利用產生的誤差信號調整聚焦透鏡直至正確位置
。當內側探測器和外側探測器的信號相等時，差值信號為零，聚焦
鏡頭就處在正確的位置上。
被測表面焦斑的大小限制了光學聚焦傳感器的橫向分辨力，焦
斑的直徑通常在1．0～1．5μm。在對被測表面上一個確定采樣點
的高度進行測試時，實際得到的高度是光斑大小范圍內的平均高度
。
這意味著較小測試范圍是2μm。測量面積取決于采樣間隔和采
樣點的數量。這類型輪廓儀的另一個限制是從被測表面反射回的光
束必須能夠到達傳感器。
如果被測表面有陡坡，光線將會被散射出輪廓儀，導致信號缺
失，當只檢測差值信號時將輸出錯誤結果。這類輪廓儀的高度分辨
力與聚焦范圍和獲得采樣點的時間有關。當測量的高度范圍很大時
，為了保持采樣每個數據所花的時間相等，聚焦鏡頭的移動會比較
粗略。因為采用精確聚焦的方式會大大地增加測量時間。
