【摘要】：針對超短景深變焦顯微三維微納測量系統(tǒng)中,需要快速、自動循跡被測面初始焦點(diǎn)位置的需求,本文設(shè)計(jì)可用于但不限于該測量系統(tǒng)的離焦量檢測裝置,并構(gòu)建對焦運(yùn)動控制模塊,以實(shí)現(xiàn)在自動對焦過程中驅(qū)動物鏡上下運(yùn)動。將HOP-1120的音圈電機(jī)和透鏡摘除后配合分光鏡、物鏡組成基于改進(jìn)商用DVD激光讀取頭的像散法對焦實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng),并設(shè)計(jì)相應(yīng)信號處理電路,得到與離焦量成一一對應(yīng)關(guān)系的聚焦誤差信號FES,對其對焦特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析評估,進(jìn)而提出并搭建激光輔助對焦方案。激光輔助對焦方案利用物鏡對激光光線聚焦?fàn)顟B(tài)不同對應(yīng)被測面上激光光斑形狀不同的特點(diǎn),通過檢測光斑形狀及大小確定被測面的離對焦?fàn)顟B(tài),系統(tǒng)構(gòu)建過程包括激光二極管驅(qū)動電路設(shè)計(jì)、激光準(zhǔn)直與像散校正、光路調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、激光光斑圖像處理與離焦量轉(zhuǎn)換等。此外,為實(shí)現(xiàn)自動對焦過程中圖像采集系統(tǒng)的上下位置調(diào)整,構(gòu)建絲杠+精密步進(jìn)電機(jī)+運(yùn)動控制卡運(yùn)動控制模塊。本文對兩種對焦方案及運(yùn)動控制模塊的構(gòu)建過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并對兩組對焦系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)測試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于商用DVD激光讀取頭的像散法對焦方案中,聚焦誤差FES信號動態(tài)范圍約為200μm,平均靈敏度為34.98m V/μm,線性范圍約為60μm,線性范圍靈敏度為60.56m V/μm;激光輔助對焦方案中,光斑半徑與離焦量呈線性關(guān)系,最大線性范圍靈敏度為2.5729像素/μm,可實(shí)現(xiàn)0.39μm分辨率。
【圖文】：

現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)表面形貌測量[4]。圖1.1即為實(shí)驗(yàn)室變焦顯微三維微納測量系統(tǒng)示意圖，其測量過程為：首先移動顯微物鏡，尋找被測面上一個(gè)測量點(diǎn)的最佳焦點(diǎn)位置，并以此為初始位置上下分層掃描成像，進(jìn)而通過圖像處理與特征分析方法尋找每個(gè)測量點(diǎn)的最佳焦點(diǎn)位置，進(jìn)而定位其深度。因而，超短景深變焦顯微三維測量中，在測量前調(diào)整顯微物鏡時(shí)，需要快速感知光軸焦點(diǎn)是否落在被測面上，使得成像光學(xué)系統(tǒng)具有自動循跡被測面初始焦點(diǎn)位置的能力[5]，然后以此為初始位置進(jìn)行上下掃描成像，所以需要運(yùn)用自動對焦技術(shù)幫助操作員實(shí)現(xiàn)輔助或自動對準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)

第一章 緒論制，通過檢測線陣 CCD 上的聚焦光斑位置確運(yùn)動使得線陣 CCD 上聚焦光斑回到零點(diǎn)，調(diào)加入一個(gè)可沿光軸方向精密移動的補(bǔ)償鏡，，鏡發(fā)生位移，線陣 CCD 上的聚焦光斑即偏移陣 CCD 上聚焦光斑返回零點(diǎn)，達(dá)到自動對 激光自動跟蹤系統(tǒng)，可以根據(jù)半導(dǎo)體激光信現(xiàn)快速精確的自動對焦，在 100X 物鏡下，焦速度 0.2s[7]。根據(jù)差動共焦自動對焦原理圖 1.3 所示的自動對焦探頭系統(tǒng)，針孔探測后位置用來檢測兩路返回光束的光強(qiáng)信號[8]零點(diǎn)對應(yīng)最佳焦點(diǎn)位置。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN24;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2679523