[发明专利]基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置和方法

权利要求书

1.基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，其特征在于，包括：

照明装置、第一成像装置和第二成像装置；

所述的照明装置按照光线传播方向依次为：与样品(8)表面镀膜荧光物质波长相匹配的激光光源(1)、准直镜(2)、正弦光栅(3)、透镜(4)、第一管镜(5)、第一二向色镜(6)、物镜(7)和载有样品(8)的载物台(16)；

所述的第一成像装置按照光线传播方向依次为：物镜(7)、第一二向色镜(6)、第二二向色镜(9)、第一滤光片(10)、第二管镜(11)和第一制冷CCD(12)；

所述的第二成像装置按照光线传播方向依次为：物镜(7)、第一二向色镜(6)、第二二向色镜(9)、第二滤光片(13)、第三管镜(14)和第二制冷CCD(15)；

所述的照明装置、第一成像装置和第二成像装置共用物镜(7)与第一二向色镜(6)；所述的第一成像装置和第二成像装置共用第二二向色镜(9)；

正弦光栅(3)和样品(8)共轭，第一制冷CCD(12)和第二制冷CCD(15)分别处于与样品(8)正负对称离焦的两个位置上；所述的镀膜荧光物质的膜厚小于200nm，激发波长范围200-1200nm，光功率小于1W，镀膜物质溶于水或者有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，其特征在于：正弦光栅(3)的周期的范围是50μm-70μm。

3.根据权利要求1所述的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，其特征在于：第一二向色镜(6)、第二二向色镜(9)对激光光源(1)波长的反射率均大于50％，对荧光物质辐射波长的透射率均大于50％，对激光光源(1)波长的透射率均小于50％。

4.根据权利要求1所述的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，其特征在于：第一滤光片(10)、第二滤光片(13)对激光光源(1)的波长的透射率小于万分之一，对荧光物质辐射波长的透射率大于50％，光学密度在4以上。

5.在权利要求1所述的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置上实现的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将样品(8)表面镀荧光膜，膜厚度小于200nm，令变量k等于0，设置载物台(16)的总运行轨迹长度b；

第二步，使载物台(16)可移动部分沿Z轴移动一个微小步长a，令变量r等于1；

第三步，第一制冷CCD(12)和第二制冷CCD(15)分别采集图像，得到两幅大小为p×q的图像，并做差，得到I_ir；

第四步，将正弦光栅(3)沿垂直于光轴的方向移动1/3周期；

第五步，令变量r加1，判断r是否小于4，如果“是”则进入第三步，如果“否”则进入下一步；

第六步，计算Iip=23[(Ii2-Ii1)2+(Ii3-Ii1)2+(Ii3-Ii2)2]1/2;]]>

第七步，将k加1，判断k×a是否大于或等于b，如果“否”则重复第二步到第六步，如果“是”则进入下一步；

第八步，令N＝k，那么获得N层数据I_1p,I_2p…I_Np，将所得到的I_1p,I_2p…I_Np排列成三维矩阵，令矩阵的行和列对应图像的行和列，矩阵的页数对应图像的层数。

第九步，将所得三维矩阵的第m行，n列的所有页数据抽取出来，得到一个1×N的行向量，记录这个行向量的峰值点所对应的层数k，这些不同像素点对应的k对应着样品(8)的表面位置。

第十步，利用p×q个像素点求出的所对应的层数k和步长a，得到所有p×q个点对应的样品(8)表面形貌结构。

6.根据权利要求5所述的基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的方法，其特征在于：还包括第十一步，洗掉样品(8)表面的荧光膜。