3.5 米勒干涉儀

米勒(Mirau)干涉儀的基本原理如圖3-23所示，照明光束經透鏡L會聚，后透過參考板B1，被分光板上的半透半反膜分成兩路。一路透過分光板B2后透射到被測面上，反射后經分光板B2和參考板B1返回透鏡L，另一路被分光板B2反射到參考板上表面的小鏡面P上，P上反射回的光束再次被分光板B2反射，然后穿過參考板B1到達透鏡L。兩束光在透鏡視場中會合并發生干涉。

圖3-23 米勒干涉儀原理

米勒干涉儀常被用于干涉顯微輪廓儀中，其原理如圖3-24所示，由米勒干涉成像光路和照明光路組成，兩者用分束棱鏡相連，PZT和米勒干涉顯微物鏡相連，帶著干涉物鏡沿光軸移動。米勒干涉成像光路把被測面和參考面形成的干涉條紋成像到CCD上。照明光路采用柯拉照明提供被測面均勻的照明，由光源S、集光鏡L1、聚光鏡L2、濾光片K和米勒干涉物鏡組成。光源是鹵素燈，加了干涉濾光片K以增大相干長度。光路中還配備了孔徑光闌和視場光闌，通過改變孔徑光闌的大小改變被測面光強，通過改變視場光闌的大小改變被測面的照明范圍。干涉成像光路包括米勒干涉顯微物鏡和成像鏡L3，因為米勒干涉顯微物鏡隨PZT移動時，其成像位置關系及像差基本不變，則干涉物鏡和鏡筒透鏡之間應為平行光，所以干涉系統的放大率為鏡筒透鏡和干涉物鏡的焦距之比。

圖3-24 米勒干涉顯微輪廓儀圖

圖3-24所示米勒干涉顯微物鏡的分束元件一般不用邁克耳遜干涉中的立方分束棱鏡，所以干涉儀體積較小，結構緊湊，但是由于在物鏡和被測表面之間安置了參考鏡和分光鏡，因而米勒顯微干涉儀只能使用較長工作距離的顯微物鏡，物鏡的數值孔徑被限制在0.5以下，降低了系統的橫向分辨率，顯微物鏡的放大倍率為10×、20×、50×。但米勒顯微干涉儀的抗干擾能力都強于邁克耳遜顯微干涉儀，在追求測量精度和抗干擾能力最佳組合的表面微觀形貌和離面位移測量中有著很強的使用價值。圖3-25所示為常用倍率的米勒干涉物鏡。

圖3-25 米勒干涉物鏡

1986年WYKO公司研制成功測量表面微觀形貌的米勒型顯微干涉儀，利用條紋掃描方法，測量精度達λ/1000。WYKO公司最新推出的NT1100型顯微輪廓儀采用的也是米勒型干涉結構，圖3-26為NT1100型顯微輪廓儀和其微觀檢測輪廓圖。

圖3-26 NT1100型顯微輪廓儀和其微觀檢測輪廓圖