[发明专利]基于同步载频移相的干涉显微检测装置与检测方法

摘要

基于同步载频移相的干涉显微检测装置与检测方法，属于光学干涉检测技术领域。它解决了现有同步载频移相干涉显微方法中光利用率低，数据处理复杂的问题。检测装置包括光源、线偏振片、第一偏振分光棱镜、第一准直扩束系统、待测物体、显微物镜、校正物镜、第一反射镜、第二反射镜、第二准直扩束系统、第二偏振分光棱镜、λ/4波片、矩形窗口、第一傅里叶透镜、一维周期光栅、第二傅里叶透镜、偏振片组、图像传感器和计算机；检测方法为将离焦光栅分光技术和偏振调制技术相结合，通过一次曝光采集获得两幅相移干涉图，并通过差动相减方法消除零频分量实现物体相位恢复。本发明适用于微小物体形貌检测。

主权项

一种基于同步载频移相的干涉显微检测装置，它包括光源(1)，其特征在于：它还包括线偏振片(2)、第一偏振分光棱镜(3)、第一准直扩束系统(4)、待测物体(5)、显微物镜(6)、校正物镜(7)、第一反射镜(8)、第二反射镜(9)、第二准直扩束系统(10)、第二偏振分光棱镜(11)、λ/4波片(12)、矩形窗口(13)、第一傅里叶透镜(14)、一维周期光栅(15)、第二傅里叶透镜(16)、偏振片组(17)、图像传感器(18)和计算机(19)，其中λ为光源(1)发射光束的光波长，光源(1)发射的光束经线偏振片(2)后入射至第一偏振分光棱镜(3)，第一偏振分光棱镜(3)的反射光束入射至第一准直扩束系统(4)的光接收面，经第一准直扩束系统(4)准直扩束后的出射光束依次经待测物体(5)、显微物镜(6)和校正物镜(7)后，入射至第一反射镜(8)，第一反射镜(8)的反射光束作为物光束入射至第二偏振分光棱镜(11)；第一偏振分光棱镜(3)的透射光束经第二反射镜(9)反射后入射至第二准直扩束系统(10)的光接收面，经第二准直扩束系统(10)准直扩束后的出射光束作为参考光束入射至第二偏振分光棱镜(11)；汇合于第二偏振分光棱镜(11)的物光束和参考光束经过λ/4波片(12)和矩形窗口(13)后入射至第一傅里叶透镜(14)，经第一傅里叶透镜(14)汇聚后的出射光束通过一维周期光栅(15)后入射至第二傅里叶透镜(16)，经第二傅里叶透镜(16)透射后的出射光束入射至偏振片组(17)，该偏振片组(17)的出射光束由图像传感器(18)的光接收面接收，图像传感器(18)的信号输出端连接计算机(19)的图像信号输入端；以第一傅里叶透镜(14)光轴的方向为z轴方向建立xyz三维直角坐标系，所述矩形窗口(13)沿垂直于光轴的方向设置，并且沿x轴方向均分为两个小窗口；第一傅里叶透镜(14)和第二傅里叶透镜(16)的焦距均为f；矩形窗口(13)位于第一傅里叶透镜(14)的前焦面上；一维周期光栅(15)位于第一傅里叶透镜(14)的后焦f‑Δf处并且位于第二傅里叶透镜(16)的前焦f+Δf处，其中Δf为一维周期光栅(15)的离焦量，Δf大于0并且小于f；图像传感器(18)位于第二傅里叶透镜(16)的后焦面上；一维周期光栅(15)的周期d与矩形窗口(13)沿x轴方向的宽度D之间满足关系：d＝2λf/D。