[發明專利]微型大視場超分辨顯微成像裝置

在審

• 申請號: 202011118196.6
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112179909A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 白金璽;馬驊;張霖;石振東;劉麗佳;馬可;任寰;柴立群;姜宏振;楊一
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G02B21/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種用于光學元件亞表面缺陷檢測的微型大視場超分辨顯微成像裝置，包括光纖激光器、單模保偏光纖、偏振控制器、1×4MEMS光開關、兩個1×2光纖耦合器、5個光纖準直頭、大視場顯微物鏡、成像透鏡、科學相機、工作臺和精密位移平臺，本發明在實現超分辨顯微成像的過程中，將極大地縮小裝置的體積，且最大程度的提升超分辨檢測系統的分辨率和檢測效率，同時具備優良的可移植性，可方便地嵌入到被檢系統中。

技術領域

本發明涉及光學元件，特別是一種用于光學元件亞表面缺陷檢測的微型大視場超分辨顯微成像裝置。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，生物醫學、高能激光、超精密加工領域開始對亞微米尺度的微結構進行觀測與分析，從而對顯微技術的發展提出了更高的要求。然而，由于衍射極限的存在，常規光學顯微技術的分辨率一般被限制在半波長左右，無法滿足對更小尺度目標觀測的需求。雖然隨著掃描電鏡、掃描隧道顯微鏡及原子力顯微鏡等技術的出現，實現納米量級的分辨率已經成為可能，但是以上這些技術對樣品的破壞性較大，只能觀測樣品表面，對環境要求苛刻，測量效率低，其適用范圍具有很大的局限性。另外，近年來發展起來的受激發射損耗、單分子隨機重構、結構光照明顯微等超分辨成像技術，雖然成像分辨率也能達到數百甚至數十納米，但此類檢測設備大都造價昂貴、體積龐大、檢測效率極低且需要借助熒光分子成像，多用于生物醫學領域。因此，急需發展一種具有超大成像視場的微型超分辨檢測方法，解決將超分辨顯微技術應用到工業檢測中的難題。

超分辨顯微技術包含眾多技術子項?；诮Y構光照明的超分辨顯微技術是其中的一個技術子項，其原理是通過在樣本本身或其圖像上疊加明確定義的圖案來修飾照明光，對所得圖像應用計算技術以去除結構光照明的影響，并獲得預期的高質量圖像。目前，為了得到高對比度的成像效果，多采用基于雙光束干涉的方式產生結構照明光，但是現有的基于±1級干涉形成結構照明光的超分辨顯微成像技術普遍存在以下缺點：

1.余弦結構照明光的空間頻率受限于顯微物鏡的數值孔徑，導致基于線性結構光照明的超分辨顯微成像技術最大只能將傳統光學顯微系統的成像分辨率提高一倍。

2.干涉式的結構光照明超分辨顯微系統，由于需要得到兩束光學性質近乎相同且實時調控的干涉照明光，導致成像系統光路復雜且體積龐大，使得工業嵌入性極差。

3.受限于高分辨率和大成像視場之間的矛盾，超分辨顯微成像技術成像視場往往很小，檢測效率極低，不便于大口徑元件檢測。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種用于光學元件亞表面缺陷檢測的微型大視場超分辨顯微成像裝置，該裝置在實現超分辨顯微成像的過程中，將極大地縮小裝置的體積，且最大程度的提升超分辨檢測系統的分辨率和檢測效率，同時具備優良的可移植性，可方便的地嵌入到被檢系統中。

本發明的技術解決方案如下：