三差动共焦显微三维超分辨成像方法

摘要

本发明属于光学显微成像及微观测量技术领域，涉及一种具有高性噪比和三维超分辨成像能力的三差动共焦显微三维超分辨成像方法。该方法将提高轴向分辨力的三差动共焦扫描方法和提高横向分辨力的超分辨光瞳滤波共焦扫描方法相融合，构成光瞳滤波式三维超分辨差动共焦成像方法。横向分辨力的提高可通过特定设计的光瞳滤波器来对三差动共焦显微镜的爱里斑主辨进行锐化来达到，轴向分辨力的提高可通过三差动共焦光路布置及差动探测来达到，这样，即可实现共焦显微镜的三维超分辨成像和高性噪比显微成像检测。该方法可用于测量样品的三维表面形貌、三维微细结构、微台阶、微沟槽、集成电路线宽等。

主权项

1.一种三差动共焦显微三维超分辨成像方法，其特征在于包括下列步骤：(1)将入射光通过光瞳滤波器(2)、偏振分光镜(3)，经三差动共焦显微系统的测量物镜(5)对被测样品进行扫描成像，探测器(8)、(15)和(19)分别测得反映被测样品凸凹变化的强度响应I1(v，u，0)、I2(v，u，-uM)和I3(v，u，+uM)；(2)将I1(v，u，0)减I2(v，u，-uM)得IA(v，u)，I1(v，u，0)减I2(v，u，-uM)得IB(v，u)，I2(v，u，-uM)减I3(v，u，uM)得IC(v，u)，则得到对应被测样品凸凹变化的强度I(v，u)为：及强度曲面；(3)优化振幅型滤波器、位相型滤波器、振幅位相混合型滤波器等光瞳滤波器参数，使I1(v，u，0)、I2(v，u，-uM)和I3(v，u，+uM)横向强度响应满足GT、M和S的设计要求，锐化三差动共焦显微镜I(v，u)的主瓣，提高三差动共焦显微镜的横向分辨力；(4)优化针孔(14)和针孔(18)距其相应聚光镜焦点位置的光学归一化坐标uM，使共焦显微镜轴向分辨力的改善达到最优；(5)依据I(v，u)强度曲线光强大小，重构出被测样品的微观三维形貌和微观尺度；(6)利用IC(v，u)强度曲线，对被测样品三维形貌和微细结构进行双极性绝对跟踪测量。