發(fā)布時間：2021-04-10 10:15

　　并行差動共焦三維成像方法通過將照明光分割為多光束,實現(xiàn)多點并行探測,解決了傳統(tǒng)差動共焦成像中逐點掃描導致的成像效率偏低的問題,是一種理想的快速高精度三維成像方法。然而,在并行差動共焦檢測過程中,系統(tǒng)光照不均和光學成像系統(tǒng)的場曲都會引起測量誤差。分析了寬場成像過程中不可避免的光照不均及光學系統(tǒng)場曲等因素對并行差動共焦軸向測量的影響,提出了一種寬場誤差的修正方法,建立了并行差動共焦軸向測量寬場誤差修正的理論模型。實驗證明,該方法可以有效地抑制系統(tǒng)光照不均對測量結果的影響,并且校正了光學成像系統(tǒng)場曲等引起的軸向測量誤差,保證了并行差動共焦納米量級軸向測量準確度在全視場范圍內(nèi)的普適性。該方法實施過程簡便,適用于其他并行共焦檢測方法的誤差修正。 

【文章來源】：光學學報. 2020,40(20)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

并行差動共焦軸向測量方法原理示意圖

光強差動響應曲線如圖2所示。由圖2可知,光強差動響應曲線(黑實線)存在一段線性區(qū)(虛線框區(qū)域),通過對線性區(qū)進行線性函數(shù)擬合,標定光強差ID(z)與軸向離焦量z的關系(下文稱為“軸向測量曲線”),即可通過光強差確定樣品的軸向高度。相比傳統(tǒng)共焦顯微技術通過定位軸向光強響應曲線峰值來實現(xiàn)樣品的軸向測量,差動共焦軸向測量方法通過線性函數(shù)計算避免了峰值提取算法的復雜問題,同時光強差動響應曲線線性區(qū)的斜率遠大于軸向光強響應曲線峰值附近的斜率,光強差動響應曲線線性區(qū)對軸向位置的靈敏度更高,能實現(xiàn)更高的軸向測量精度和分辨率。另外,差動軸向測量方法避免了光強峰值法的縱向層層掃描過程,效率更高,通過多點并行測量即可實現(xiàn)微觀三維形貌的快速還原。

現(xiàn)有的并行物方差動共焦軸向測量曲線的標定方法為單點標定法,具體如圖3所示,主要分為以下幾個步驟:1)以平面反射鏡為樣本獲取樣品的參考焦面;2)分別將載物臺移動至焦前面P+zd和焦后面P-zd處,通過DMD將光源調制成一個像素的點光源,通過壓電陶瓷電機(Piezoelectric ceramic motor)驅動物鏡作行程為z,步進為Δz的軸向掃描,共獲取z/Δz幀圖像;3)以每幀圖像點光源光斑的最大灰度值作為光斑光強,分別繪制焦前面P+zd和焦后面P-zd的軸向光強響應曲線I(z+zd)與I(z-zd);4)利用I(z+zd)與I(z-zd)的差獲取光強差動響應曲線ID(z),并對其線性區(qū)進行線性函數(shù)擬合,即可獲得軸向測量曲線D(z)。2.2 并行差動共焦軸向測量結果與分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3129458