[發明專利]基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置及檢測方法

有效

• 申請號: 201210374744.0
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102865811A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 單明廣;鐘志;郝本功;刁鳴;張雅彬;竇崢
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04;G01B11/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

1.一種基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，它包括光源(1)，其特征在于：它還包括線偏振片(2)、準直擴束系統(3)、第一分光棱鏡(4)、第二分光棱鏡(5)、第一λ/4波片(6)、校正物鏡(7)、顯微物鏡(8)、待測物體(9)、第二λ/4波片(10)、第三λ/4波片(11)、矩形窗口(12)、第一傅里葉透鏡(13)、一維周期幅度光柵(14)、一維周期相位光柵(15)、第二傅里葉透鏡(16)、四象限偏振片組(17)、圖像傳感器(18)和計算機(19)，其中λ為光源(1)發射光束的光波長，

一維周期幅度光柵(14)和一維周期相位光柵(15)組成雙光柵，一維周期幅度光柵(14)和一維周期相位光柵(15)按照光柵線方向正交放置；

光源(1)發射的光束經線偏振片(2)后入射至準直擴束系統(3)的光接收面，經準直擴束系統(3)準直擴束后的出射光束入射至第一分光棱鏡(4)，第一分光棱鏡(4)的反射光束作為參考光束經第二λ/4波片(10)入射至矩形窗口(12)；

第一分光棱鏡(4)的透射光束再經第二分光棱鏡(5)透射后入射至第一λ/4波片(6)，第一λ/4波片(6)的出射光束經由校正物鏡(7)和顯微物鏡(8)入射至待測物體(9)，被待測物體(9)反射的光束再經顯微物鏡(8)、校正物鏡(7)和第一λ/4波片(6)入射至第二分光棱鏡(5)，經第二分光棱鏡(5)的反射光束作為物光束經第三λ/4波片(11)入射至矩形窗口(12)；

并排匯合于矩形窗口(12)的物光束和參考光束入射至第一傅里葉透鏡(13)，經第一傅里葉透鏡(13)匯聚后的出射光束通過由一維周期幅度光柵(14)和一維周期相位光柵(15)組成的雙光柵后入射至第二傅里葉透鏡(16)，經第二傅里葉透鏡(16)透射后的出射光束入射至四象限偏振片組(17)，該四象限偏振片組(17)的出射光束由圖像傳感器(18)的光接收面接收，圖像傳感器(18)的信號輸出端連接計算機(19)的圖像信號輸入端；

以第一傅里葉透鏡(13)光軸的方向為z軸方向建立xyz三維直角坐標系，所述矩形窗口(12)沿垂直于光軸的方向設置，并且沿x軸方向均分為兩個小窗口；

第二λ/4波片(10)和第三λ/4波片(11)與矩形窗口(12)平行設置、且位于同一個平面內，第二λ/4波片(10)和第三λ/4波片(11)沿x軸方向并行等間距排布；

第一傅里葉透鏡(13)和第二傅里葉透鏡(16)的焦距均為f；

矩形窗口(12)位于第一傅里葉透鏡(13)的前焦面上；一維周期幅度光柵(14)和一維周期相位光柵(15)組成的雙光柵位于第一傅里葉透鏡(13)的后焦面上并且位于第二傅里葉透鏡(16)的前焦面上；

圖像傳感器(18)位于第二傅里葉透鏡(16)的后焦面上；

一維周期幅度光柵(14)的周期d與矩形窗口(12)沿x軸方向的長度L之間滿足關系：d＝2λf/L；

一維周期相位光柵(15)的周期d_phase與矩形窗口(12)沿y軸方向的寬度W之間滿足關系：d_phase≤2λf/W。

2.根據權利要求1所述的基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，其特征在于：第一分光棱鏡(4)和第二分光棱鏡(5)均為非偏振分光棱鏡，第二λ/4波片(10)和第三λ/4波片(11)的快軸方向相同。

3.根據權利要求1所述的基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，其特征在于：第一分光棱鏡(4)和第二分光棱鏡(5)均為偏振分光棱鏡，第二λ/4波片(10)和第三λ/4波片(11)的快軸方向相互垂直。

4.根據權利要求3所述的基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，其特征在于：第二λ/4波片(10)的快軸沿與x軸呈45°角的方向放置，第三λ/4波片(11)的快軸沿與x軸呈-45°角的方向放置。

5.根據權利要求1所述的基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，其特征在于：一維周期幅度光柵(14)為二值一維周期幅度光柵、正弦一維周期幅度光柵或余弦一維周期幅度光柵。

6.根據權利要求1所述的基于正交雙光柵的同步移相共光路干涉顯微檢測裝置，其特征在于：一維周期相位光柵(15)為相位為0和π的二值光柵。