[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

说明书

技术领域

基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置和方法属于光学显微成像领域。

背景技术

对于光滑大曲率样品，由于照明到样品表面的光因镜面反射而无法被完全收集，或几乎无法被收集，所以其表面形貌无法高精度测量，甚至无法测量。目前，急需一种光学测量方面实现该类样品的高精度测量。遗憾的是目前没有技术可以实现这一目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置和方法，解决了大曲率样品表面形貌高精度测量问题。

本发明的目的是这样实现的：

基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，包括：

照明装置、第一成像装置、第二成像装置；

所述的照明装置按照照明光线传播方向依次为：与样品表面镀膜荧光物质波长相匹配的激光光源、准直镜、正弦光栅、透镜、第一管镜、第一二向色镜、物镜、和载有样品的载物台；

所述的第一成像装置按照信号传播方向第一成像装置依次为：物镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第一滤光片、第二管镜和第一制冷CCD；

所述的第二成像装置按照信号传播方向依次为：物镜、第一二向色镜、第二二向色镜、第二滤光片、第三管镜和第二制冷CCD；

所述的照明装置、第一成像装置和第二成像装置共用物镜与第一二向色镜；所述的第一成像装置和第二成像装置还共用第二二向色镜。

第一制冷CCD第二制冷CCD分别处于与样品正负对称离焦的两个位置上；正弦光栅与中继像面分别处于透镜的物面与像面上。

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，镀膜物质需要具有水溶性或者易溶于溶剂。

上述基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，正弦光栅周期的范围是50μm-70μm。

上述基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置，第一二向色镜、第二二向色镜对激光光源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％，对激光光源波长的透射率均小于50％。

上述基于差动结构光的测量微观光滑曲率样品的装置：第一滤光片、第二滤光片对激光光源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。

在上述基于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，包括以下步骤：

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

第二步，使载物台可移动部分沿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和第二制冷CCD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；