[发明专利]一种并行光学线层析显微测量方法

说明书

技术领域：

本发明属于光学显微成像及精密测量技术领域，尤其涉及一种并行光学线层析显 微测量方法。

背景技术：

光学显微测量装置在人类认识和理解微观科学世界的进程中起到了重要的推动 作用，20世纪50年代中后期，美国哈佛大学博士后M.Minsky发明了一种全新的光学显微装 置，即共焦显微镜，其采用了点照明和点探测、并引入逐点扫描结构来实现样品内部三维结 构立体成像。1997年，英国牛津大学M.A.A.Neil和T.Wilson等在共焦显微技术领域长期研 究探索的基础上，提出了结构光照明显微技术(参见文献M.Neil,R.Juskaitis, T.Wilson.Methodofobtainingopticalsectioningbyusingstructuredlightin aconventionalmicroscope.OpticsLetters,1997,22(24):1905-1907)，这是一种在普 通光学显微镜系统基础上进行很小改动便可实现的并行光学层析显微技术，包括普通白光 光源照明、无(共焦)物理针孔、非逐点扫描等，通过光学条纹调制、解调等步骤实现光学层 析成像，并证明其轴向光学层析特性与普通单点扫描共焦显微镜类似。

目前的结构光照明显微技术一般通过微位移工作台驱动一维物理光栅产生机械 步进扫描移相，将余弦强度条纹投影至待测样品空间，利用不同初始相位的光栅条纹对样 品表面形貌或内部结构进行调制；利用CCD分别探测携带有物体结构信息的调制光场，一般 采集3幅图像后，通过数学运算处理，从探测光场中解调分离出普通宽场像和光学层析像。

综上，现有显微测量技术一般使用机械步进扫描，不但降低了测量效率，还影响测 量精度，上述问题限制了结构光照明显微技术的应用范围。本发明利用结构光照明显微显 微技术基本装置实现单次扫描线层析测量。

发明内容：

本发明的目的是为了克服待测样品的机械步进扫描过程，最终实现非接触、非扫 描、宽场并行光学立体层析显微成像及测量，提供了一种并行光学线层析显微测量方法，单 次扫描便可实现一定轴向量程范围内样品表面形貌的立体层析检测。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种并行光学线层析显微测量方法，包括以下步骤：

1)选取标准平面反射镜为标准测量样品；

2)利用一维Z向压电陶瓷精密位移台沿轴步进扫描平面反射镜，在每一轴向位置， 执行步骤3)和4)；

3)沿X轴方向利用精密步进电机移动一维透射光栅，分别采集I₁、I₂和I₃三幅结构 光调制像场，三幅结构光调制像场分别对应并行光学线层析显微测量装置中结构光移相0、 2π/3和4π/3后的像场；

4)基于步骤3)得到的三幅像场，由表达式Isect=23(I2-I1)2+(I3-I1)2+(I3-I2)2]]>计算得到显微层析像场I_sect；