[发明专利]分瞳移焦型共焦显微差分测量方法及装置

摘要

本发明涉及一种分瞳移焦型共焦差分测量方法与装置，属于超精密测量与三维成像领域。该装置解决了常用的基于偏振分光棱镜分光的差动共焦系统集成度低、两个针孔探测器探测同步性难以保证的问题。本发明装置主要包括线偏振光源系统、棱镜分光测量系统、分瞳式相位滤波器共焦探测系统；该装置利用一维相位光栅分出两束完全相同的测量光束，利用分瞳式相位光瞳滤波器的不同光瞳区域实现光强响应轴向正、负向平移，最后利用CCD相机实现同步采集。本发明方案：根据相位光瞳滤波器的移焦效应原理、光栅衍射分光理论以及软针孔探测方法，同时对两路测量光束实现正、负移焦，再进行作差计算，从而实现绝对位置的高精度测量。本发明稳定性好、同步性高，能实现共光路、高集成度测量与成像。

主权项

1.分瞳移焦型共焦显微差分测量装置，其特征在于：包括照明光路和探测光路，所述的照明光路沿光束传播方向依次设置为：线偏振光源(1)、准直扩束镜(2)，偏振分光棱镜(3)、1/4波片(4)、测量物镜(5)和样品(6)；所述的探测光路包括：一维衍射光栅(7)、光阑(8)、分瞳式相位光瞳滤波器(9)、收集物镜(10)和CCD相机(11)构成的共焦显微差分测量部分；首先线偏振光源(1)输出线偏振光，经过准直扩束镜(2)变成平行均匀的较大光斑，光斑经过由偏振分光棱镜(3)、1/4波片(4)和测量物镜(5)、样品(6)组成的测量臂，携带有测量信息的圆偏振光重新穿过1/4波片(4)转变成S偏振光，通过偏振分光棱镜(3)垂直入射到一维衍射光栅(7)，入射光发生衍射，光阑(8)选取实验所需的±1级衍射光，遮挡其他级次的衍射光；分出的+1级衍射光入射到对应的分瞳式相位光瞳滤波器(9)的光瞳区域，共焦轴向响应曲线发生正向平移；分出的‑1级衍射光入射到对应的分瞳式相位光瞳滤波器(9)的光瞳区域，使共焦轴向响应曲线发生负向平移；此时的两束光由处于收集物镜(10)的焦距处的CCD相机(11)同时成像，完成对发生正、负轴向平移的光强信息的采集。