[发明专利]一种基于衍射光栅的显微物镜数值孔径测量方法

摘要

一种基于衍射光栅的显微物镜数值孔径测量方法，涉及光学检测领域，尤其涉及显微物镜数值孔径(NA)的测量，包括对液浸及固浸显微物镜NA的测量。它解决了目前测量物镜数值孔径时操作繁琐的问题，还能进一步提高测量精度。所述方法包括，光束通过衍射光栅后发生多缝衍射，经显微物镜后，可在其后焦面处观测到衍射条纹。通过确定衍射条纹位置与后焦面视场边界位置，并根据二者与物镜数值孔径间的函数关系，即可计算得到显微物镜的数值孔径。本发明还可以利用计算机对图像传感器上得到的衍射图像进行识别，实现显微物镜数值孔径的高精度测量。

主权项

1.一种基于衍射光栅的显微物镜数值孔径测量方法，其特征在于，应用所述器件对待测显微物镜进行数值孔径的测量，所述器件包括：准直照明光源、衍射光栅、待测显微物镜、图像传感器、成像透镜组、分光棱镜；衍射光栅置于待测显微物镜的焦面上或者经由成像透镜组置于待测显微镜焦面的共轭面上，图像传感器置于待测显微物镜的后焦面上或者经由成像透镜组置于待测显微镜后焦面的共轭面上，所述装置中，准直照明光源发出的准直光和待测显微物镜共轴；所述数值孔径测量方法，其特征还在于，所述器件中衍射光栅类型为透射式光栅或反射式光栅，为一维光栅或者二维光栅；所述数值孔径测量方法，其特征还在于：准直照明光源发出的准直光束照射在衍射光栅上发生衍射并在显微物镜的后焦面成像，从图像传感器上可获得多级衍射条纹；所述数值孔径测量方法，其特征还在于，采用以下公式获得待测显微物镜数值孔径：上式中，NA代表待测显微物镜的数值孔径；n₀表示显微物镜与衍射光栅间介质的折射率；k代表衍射条纹的级数，θ_k代表第k级衍射条纹对应的衍射角，x_m为待测显微物镜后焦面上的最大光圈位置，x_k为图像传感器上获得的显微物镜后焦面上第k级衍射条纹位置，θ_k可由衍射光栅亮纹公式获得：上式中，d代表光栅常数，λ代表入射光波长。