[实用新型]多光谱微观三维形貌检测装置

说明书

本实用新型涉及一种多光谱微观三维形貌检测装置，该装置包括：复色光照明模块、纵向色散增强型光学成像模块，所述复色光照明模块按照光路传播方向依次设置有：复色光源、聚光镜、均匀准直光透镜组、半反半透分光镜、带纵向色散的物镜；所述纵向色散增强型光学成像模块按照光路传播方向依次设置有：轴向高度可调节样品台、带纵向色散的物镜、半反半透分光镜、带纵向色散的管镜、多光谱图像传感器、图像显示与分析模块。该多光谱微观三维形貌检测装置能实现在无机械运动情况下，一次成像即可获取高横向分辨率、亚微米量级高纵向测量精度、毫米量级大纵向测量范围的微观三维形貌检测，兼具高测量效率和高测量精度。

技术领域

本实用新型属于光学显微成像领域，涉及一种微观表面形貌检测装置和方法，尤其涉及一种基于多光谱的微观三维形貌检测装置和方法。

背景技术

现有微观三维形貌检测技术存在诸多不足，如扫描类显微检测观测范围小，环境抗干扰能力低；干涉测量方法需要大量轴向扫描限制了该方法的测量效率；传统共焦显微测量单点机械扫描，难以实现实时快速的三维检测；并行共焦检测技术虽然实现了同一共焦剖面上样点的同时探测，但仍需纵向扫描或者辅助设备的机械扫描，扫描过程的多次启停以及机械扫描的振动，一定程度上限制了其测量效率和测量精度。例如，现有申请号CN201510922156.X，解决了传统并行共焦检测技术逐层纵向扫描的问题，但仍需分别在焦面焦前、焦后采集样本灰度图片，还存在机械启停运动。因此，目前亟需一种光学检测方法来解决以上问题以实现高精度，高效率的微观三维形貌检测。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多光谱微观三维形貌检测装置，以及一种微观三维形貌检测方法。该装置及在该装置上实施的多光谱微观三维形貌检测方法能实现在无机械运动情况下，一次成像即可获取高横向分辨率、亚微米量级高纵向测量精度、毫米量级大纵向测量范围的微观三维形貌测量，兼具高测量效率和测量精度。

本实用新型的目的是这样实现的：

所述多光谱微观三维形貌检测装置，包括复色光照明模块、纵向色散增强型光学成像模块。

所述复色光照明模块按照光路传播方向依次设置有：复色光源、聚光镜、均匀准直光透镜组、半反半透分光镜、带纵向色散的物镜。

所述纵向色散增强型光学成像模块按照光路传播方向依次设置有：轴向高度可调节样品台、带纵向色散的物镜、半反半透分光镜、带纵向色散的管镜、多光谱图像传感器、图像显示与分析模块。

所述复色光照明模块与纵向色散增强型光学成像模块共用半反半透分光镜、带纵向色散的物镜。

所述纵向色散增强型光学成像模块，包括至少一个带纵向色散的物镜，或者包括至少一个带纵向色散的管镜，或是其他的有益组合。

所述纵向色散增强型光学成像模块对于不同波段光信号具有不同的焦距或者像距，即在同一物距下，不同波段物体清晰成像轴向位置不同，可以根据多光谱图像传感器清晰成像波段反推物体表面高度。

所述纵向色散增强型光学成像模块需消除横向色散。

所述多光谱图像传感器可零时差同时采集N(N≥2)幅不同中心波长光谱波段的样品灰度图像I_n(x,y)，0≤x≤X，0≤y≤Y，1≤n≤N，其中X为光谱灰度图像总行数，Y为光谱灰度图像总列数。

在上述多光谱微观三维形貌检测装置上实现的多光谱微观三维形貌检测方法，包括以下操作步骤：

步骤1，将待测样本放置于轴向高度可调节样品台上；

步骤2，调节所述纵向高度可调节样品台，使得多光谱成像传感器某个成像光谱波段对样品清晰成像；