[发明专利]基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，包括：

光源模块，用于产生非偏振可见复色平行光束；

第一分束器，将所述光源模块输出的光束反射进入光路，使通过分束器的出射光束继续透射到光路中；

反射差分模块，其连接所述第一分束器，对所述第一分束器出射的光束进行偏振态或相位延迟调制；

显微物镜，位于反射差分模块与待测样品之间，用于实现临界照明和光学显微功能；

第二分束器，其连接所述第一分束器，将所述第一分束器输出的光束透射和反射后进入对应的信号采集模块；

信号采集模块，其连接所述第二分束器，用于光强信号采集。

2.根据权利要求1所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

所述信号采集模块为单色成像模块或光谱测量模块；

其中，所述单色成像模块用于进行单色光强图像采集；

所述光谱测量模块用于进行光强谱采集。

3.根据权利要求1所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，所述反射差分模块包括：

偏振器，用于将由所述第一分束器反射的非偏振光调制为线性偏振光，同时检测样品表面的出射光束在当前偏振方向上的振幅；

调制器，用于对光束进行相位延迟调制；

第一旋转装置，与所述偏振器连接并控制其方位角；以及

第二旋转装置，与所述调制器连接并控制其方位角。

4.根据权利要求1所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

所述调制器为液晶可变相位延迟器。

5.根据权利要求1所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

所述光源模块包括：

光源，用于输出非偏振复色光；

第一光纤，用于传导所述光源输出的光束；以及

准直镜，用于将所述第一光纤输出的光调整为平行光束。

6.根据权利要求2所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

所述单色成像模块包括：

滤光片，用于实现单色光滤波；

筒镜，用于与所述显微物镜构成无限远校正成像系统；以及

单色相机，位于所述筒镜焦点处，对样品单色成像。

7.根据权利要求2所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

所述光谱测量模块包括：

汇聚镜，用于将平行光汇聚；

第二光纤，用于传导所述汇聚镜形成的汇聚光；以及

光谱仪，用于测量光强度谱数据。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统，其特征在于，

测试光斑直径为1～2mm，光学分辨力为2μm，光谱测量范围为400～850nm。

9.一种利用权利要求1～8中任一项所述的基于液晶可变延迟器的反射差分光学测量系统进行的反射差分光学显微测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：偏振器由第一旋转装置带动旋转至一方位角后保持静止，产生固定方位角的线性偏振光；调制器在第二旋转装置带动下，转动至与偏振器方位角相差45°的位置；

步骤B：调制器在每一次测量过程中均改变n个相位延迟值δ_i(i＝1，2，3，...n)，其中n≥3；

单色相机对应于调制器的n个相位延迟值采集n次光强图像，单色相机中单个像素获得的光强对应为I_i(i＝1，2，3，...n)；

光谱仪对应于调制器的n个相位延迟值采集n次光谱数据，光谱仪中单个波长下获得的光强对应为I_i(i＝1，2，3，…n)；

步骤C：根据步骤B中单色相机单个像素或光谱仪单个波长采集到的数据，求解如下方程组：

将求解得到的N、C带入如下公式即可得到单色相机单个像素或光谱仪单个波长对应的样品表面的反射差分信号：

其中j为虚数单位；

步骤D：对光谱仪对应的所有波长重复步骤C，即可获得样品表面的反射差分光谱；对单色相机所有像素重复步骤C，即可获得当前滤光片下，样品表面的反射差分图像；

步骤E：对单色相机更换不同波长的滤光片，重复步骤步骤B至步骤D，即可获得样品表面的反射差分显微光谱。