[发明专利]一种激光差动共焦层析定焦方法与装置

摘要

本发明涉及一种激光差动共焦层析定焦方法与装置，属于光学成像与检测技术领域。该方法利用后置光瞳遮挡一半测量光束，使用分光瞳差动共焦探测系统对未被遮挡的测量光束进行探测，并利用差动共焦响应曲线的绝对零点来实现高精度层析定焦。将激光差动共焦技术与光线追迹技术有机融合，建立光线追迹及其补偿模型以消除各定焦表面参数之间的影响，并通过线性拟合绝对零点附近的数据实现快速触发定焦。本发明仅使用一路探测器即可得出差动共焦响应曲线，并利用差动共焦响应曲线的绝对零点实现层析定焦，系统结构及装调过程大大简化，同时避免了调整不准所引入的误差，定焦精度大幅提高。本发明将为共焦成像/检测领域提供一种新的技术途径。

主权项

1.一种激光差动共焦层析定焦方法，其特征在于：包括以下步骤：a)打开点光源(1)，点光源(1)发出的光经分束镜(2)、准直透镜(3)和物镜(4)后形成测量光束照射在被测样品(5)上；b)调整被测样品(5)，使其与测量光束共光轴，由被测样品(5)反射回来的光通过物镜(4)和准直透镜(3)后被分束镜(2)反射，被后置光瞳遮挡一半，透过的一半光束则聚焦为测量光斑，进入分光瞳差动共焦探测系统(13)；c)沿光轴方向移动被测样品(5)，使测量光束的焦点与被测样品(5)的第一层析定焦表面(21)顶点位置重合；在第一层析定焦表面(21)顶点附近扫描被测样品(5)，通过分光瞳激光差动共焦探测系统(13)中的第一针孔(10)、第二针孔(11)和二象限探测器(12)的第一探测象限(16)和第二探测象限(17)分别得到第一激光共焦响应曲线(18)I1(z,+uM)和第二激光共焦响应曲线(19)I2(z,‑uM)，z为轴向坐标。将第一激光共焦响应曲线(18)和第二激光共焦响应曲线(19)差动相减即可得到差动共焦响应曲线(20)I(z)：I(z)＝I1(z,+uM)‑I2(z,‑uM)  (1)通过差动共焦响应曲线(20)I(z)的绝对零点来确定测量光束精确定焦在被测元件的第一层析定焦表面(21)顶点，进而精确确定测量光束的焦点位置Z1；d)继续沿光轴方向移动被测样品(5)，使测量光束的焦点先后与被测样品(5)的第二层析定焦表面(22)至第N层析定焦表面(24)顶点位置重合；在各层表面顶点位置扫描被测样品(5)，由分光瞳差动共焦探测系统(13)得到差动共焦响应曲线(20)，通过差动共焦响应曲线(20)的绝对零点来确定测量光束精确定焦在被测样品(5)的各层表面顶点，依次精确确定测量光束的焦点位置Z2，…，ZN，实现层析定焦。