[发明专利]多光源并行共焦显微探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学探测装置领域、激光测量领域及微纳米测量领域。

背景技术

激光共焦显微镜与普通显微镜相比，具有更高的分辨率和层析成像能力，被广泛应用于生物、生命科学、微纳米制造以及材料等科学研究领域。近年发展起来的基于微光学器件的非扫描并行共焦显微探测技术相对于单点共焦显微探测，进一步提高了探测速度及效率。非扫描并行共焦显微探测通过微光学器件(微透镜阵列)能够实现对光束的分割，从而由单点测量变成多点同时测量。由于激光具有良好的相干性，所以在通过单元尺寸为亚毫米量级的微透镜阵列后，因存在衍射致使“焦点像”不是唯一的，会沿着光轴出现多焦面现象，这种特性就是所谓的“泰伯效应”。在多泰伯像存在的情况下，为了能够正确辨识真正的焦点位置，必须使测量范围小于泰伯间距(泰伯像之间的轴向距离)，由此限制了激光并行共焦显微探测技术的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种多光源并行共焦显微探测系统，采用三种不同波长的激光器构建并行共焦探测系统的合成光源系统，以解决传统的共焦显微镜由于泰伯效应而限制了应用范围的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

多光源并行共焦显微探测系统，包括有并行共焦探测系统，所述并行共焦探测系统包括准直透镜，所述准直透镜光路前方依次设置有微透镜阵列、分光镜、第一望远物镜、第二望远物镜及被测物面，所述分光镜反射面的一侧还设置有面阵CCD；其特征在于：还包括多个并行放置的激光器，在多个激光器的出光口安装有合束器，所述合束器将多种不同波长的激光束集合成一束以扩大泰伯间距，所述合束器的出光口位于所述准直透镜的焦点处；从多个激光器发出的光经过合束器合束后，在准直透镜的焦点处出射，出射光被准直透镜扩展后平行入射至微透镜阵列，经微透镜阵列会聚成点光源阵列，点光源阵列发出的光依次经过分光镜、第一望远物镜后平行出射，再经过第二望远物镜后会聚于放置在工作台的被测物面上，被测物面上的反射光按照光路可逆原理反射至分光镜，并被分光镜反射至面阵CCD。

所述的多光源并行共焦显微探测系统，其特征在于：所述微透镜阵列的口径尺寸满足所述准直透镜扩展后的平行光能够充满微透镜阵列。

所述的多光源并行共焦显微探测系统，其特征在于：所述微透镜阵列为42×42的微透镜阵列。

所述的多光源并行共焦显微探测系统，其特征在于：所述三个并行放置的激光器的波长分别为650nm、473nm和405nm。

本发明采用650nm、473nm和405nm三种波长的激光器构建并行共焦探测系统的合成光源系统，三种波长激光器独立工作时的泰伯间距分别为：115.56微米(波长为650nm的光源)、158.80微米(波长为473nm的光源)、185.46微米(波长为405nm的光源)；而合成光源的泰伯间距则变成22.08毫米，比单光源的泰伯间距扩大了100多倍，能满足20毫米区间内的测量，适用于微小器件几何参量测量的需求。

本发明通过采用多种波长的激光器构建并行共焦探测系统的合成光源，在保证激光并行共焦系统分辨率以及测量速度的前提下，克服了泰伯效应的影响，实现了大量程的高精度测量，从而扩大了并行共焦探测系统的应用范围。

附图说明

图1为单波长光束共焦系统物方轴向光强分布示意图。

图2为合成光束共焦系统物方轴向光强分布示意图。

图3本发明结构示意图。

具体实施方式