[发明专利]基于阵列照明的角谱扫描准共焦微结构测量装置与方法

摘要

基于阵列照明的角谱扫描准共焦微结构测量装置与方法属于超精密三维微细结构表面形貌测量领域；该装置设计有角谱扫描照明光路，从LED阵列发出的光束依次经过成像透镜、分光棱镜、显微物镜后，平行照射到被测微结构样品表面，LED阵列中的不同LED对应不同的角谱照明；该方法首先获得所有像素在不同角谱扫描照明下的层析图像，然后利用共焦三维测量原理，判断每个像素的轴向坐标，最后拟合出被测微结构样品的三维形貌；这种设计使被测微结构样品的每一部分都能找到对应的最佳照明角度，避免被测微结构样品自身表面轮廓的高低起伏导致的某些区域无法照明或者发生复杂反射，提高探测信号强度，降低背景噪声，进而提高测量精度。

主权项

基于阵列照明的角谱扫描准共焦微结构测量装置，其特征在于：包括角谱扫描照明光路和准共焦测量光路；所述的角谱扫描照明光路包括：LED阵列（1）、成像透镜（2）、分光棱镜（3）、第一光阑（4）和显微物镜（5）；从LED阵列（1）发出的光束依次经过成像透镜（2）、分光棱镜（3）、显微物镜（5）后，平行照射到随载物台（6）轴向移动的被测微结构样品表面；所述的准共焦测量光路包括：载物台（6）、显微物镜（5）、第一光阑（4）、分光棱镜（3）、管镜（7）、第二光阑（8）、扫描透镜（9）、二维扫描振镜（10）、聚焦透镜（11）、针孔（12）和探测器（13）；随载物台（6）轴向移动的被测微结构样品表面反射的光束依次经过显微物镜（5）、第一光阑（4）、分光棱镜（3）、管镜（7）、第二光阑（8）、扫描透镜（9）、二维扫描振镜（10）、聚焦透镜（11），成像到针孔（12）位置，并由探测器（13）成像；所述的二维扫描振镜（10）在其所在平面或与其平行平面内，以相互垂直的两个方向为转轴，进行二维转动；所述的角谱扫描照明光路和准共焦测量光路共用分光棱镜（3）、第一光阑（4）和显微物镜（5）；所述的LED阵列（1）位于成像透镜（2）的物平面，成像透镜（2）的像平面与显微物镜（5）的后焦平面重合于第一光阑（4）所在平面；管镜（7）的前焦平面与扫描透镜（9）的后焦平面重合于第二光阑（8）所在平面；针孔（12）位于聚焦透镜（11）的前焦平面，与探测器（13）紧贴。