一种物镜后焦面对准方法及装置与流程

本发明属于光学检测分析，尤其涉及一种物镜后焦面对准方法及装置。

背景技术：

1、光子晶体和超材料是一类具有周期性结构的光学材料，其特点在于能够通过调节其周期性结构来控制光的传播和性质。自20世纪90年代提出以来，光子晶体的研究引起了广泛关注，并在光子学、光电子学等领域展现出了巨大的潜力。近年来，随着纳米技术的发展和制备工艺的不断进步，光子晶体的研究取得了显著进展，成功实现了光的波导、光子晶体激光器、光子晶体光纤等器件的构建，并在光通信、传感、光子计算等领域取得了重要突破。

2、角分辨光谱测量系统是表征光子晶体和超材料的重要装置，用于获取光子晶体和超材料的能带结构。目前，市面上已经开发出基于傅里叶变换的角分辨光谱测量装置，其相较于传统的旋转探测器或样品台的角分辨光谱测量装置具有更高的检测效率和更小的体积，但其检测精度和准确性严格依赖于物镜后焦面的对准情况，存在调试和校准困难等问题。

3、因此，需要一种物镜后焦面对准方法及装置，以解决或至少部分解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种物镜后焦面对准方法及装置，可实现物镜后焦面快速准确的对准。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。

3、本发明提供了一种物镜后焦面对准方法，包括如下步骤：

4、部署光源、狭缝、物镜、透镜、漫散射屏和相机，所述光源、所述狭缝、所述物镜、所述透镜和所述漫散射屏依次同光轴设置，所述相机相对所述漫散射屏倾斜设置以拍摄所述漫散射屏上的影像；

5、根据所述物镜的类型选择用于对比的标准校准图像；

6、开启所述光源，将所述光源的光线水平引入所述狭缝，经所述狭缝衍射后通过所述物镜并在所述物镜的后焦面反生干涉形成干涉条纹图像，所述透镜将干涉条纹图像投影到所述漫散射屏；

7、沿光轴方向移动所述物镜、所述透镜或所述漫散射屏的一种或多种，同时通过所述相机获取所述漫散射屏上的影像；

8、将所述相机获取的影像与所述标准校准图像进行比较，两者的相似度大于等于设定值时，认定所述物镜的后焦面上的干涉条纹图像投影到所述漫散射屏，完成物镜后焦面的对准。

9、可选地，将所述相机获取的影像与所述标准校准图像进行比较，包括如下步骤：将所述相机采集的影像进行灰度解析，生成影像灰度矩阵；将标准校准图像进行灰度解析，生成标准灰度矩阵；将影像灰度矩阵与标准灰度矩阵进行相关系数计算；计算出的相关系数大于等于设定值时，认定所述相机获取的影像与所述标准校准图像的相似度大于等于设定值，完成物镜后焦面的对准。

10、可选地，包括如下步骤：沿光轴方向移动所述物镜或所述透镜，通过所述相机观察所述漫散射屏上的影像，直至所述漫散射屏上呈现清晰的干涉条纹影像，停止移动所述物镜或所述透镜，通过所述相机获取所述漫散射屏上的影像。

11、可选地，包括如下步骤：沿光轴方向移动所述漫散射屏，通过所述相机观察所述漫散射屏上的影像，直至所述漫散射屏上呈现清晰的干涉条纹影像，停止移动所述漫散射屏，通过所述相机获取所述漫散射屏上的影像。

12、可选地，完成物镜后焦面的对准后，还包括如下步骤：沿光轴方向微小移动所述物镜、所述透镜或所述漫散射屏的一种元件；查看所述相机获取的影像，所述影像的条纹宽度均增大或者条纹图像变模糊，则确认移动之前的位置为物镜后焦面的对准位置；将微小移动的元件返回到移动之前的位置。

13、基于相同的构思，本发明还提供一种物镜后焦面对准装置，包括光源、狭缝、物镜、透镜、漫散射屏和相机；所述光源、所述狭缝、所述物镜、所述透镜和所述漫散射屏同光轴设置，所述相机相对所述漫散射屏倾斜设置；

14、所述光源用于提供一束单色且平行的激光；所述狭缝用于衍射激光；

15、所述物镜作为二维光学傅里叶变换器件，用于将衍射后的激光聚焦到物镜的后焦面，使得不同的衍射光线相遇并干涉，从而在物镜的后焦面上形成明暗相间的干涉条纹图像；

16、所述透镜作为成像元件，用于将物镜后焦面的图像投影到漫散射屏中；

17、所述相机用于拍摄漫散射屏中的影像，根据拍摄的影像与标准校准图像的比较，判断物镜后焦面是否对准。

18、可选地，所述物镜为显微物镜、球面透镜、非球面透镜中的一种或多种的组合；所述标准校准图像为根据物镜的类型拍摄的已经校准的同类型的物镜的干涉条纹图像。

19、可选地，所述光源为单色激光光源。

20、可选地，所述透镜为凸透镜，所述透镜可以为一个透镜或由多个透镜组成的透镜组。

21、可选地，所述漫散射屏为可进行漫散射的小孔、光阑或者狭缝。

22、与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有有益效果。

23、例如，本发明部署依次同光轴设置的光源、狭缝、物镜、透镜和漫散射屏，部署相机拍摄漫散射屏上的影像；调节物镜、透镜或漫散射屏，通过相机获取的漫散射屏上的影像与标准校准图像的对比，确认是否完成物镜后焦面的对准，快速准确的完成物镜后焦面的对准，校准方法与物镜的工作距离、数值孔径和通光孔径等参数无关，具有灵活的适用性；可直接嵌入在多种角分辨光谱系统或设备中，具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种物镜后焦面对准方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的物镜后焦面对准方法，其特征在于，将所述相机获取的影像与所述标准校准图像进行比较，包括如下步骤：将所述相机采集的影像进行灰度解析，生成影像灰度矩阵；将标准校准图像进行灰度解析，生成标准灰度矩阵；将影像灰度矩阵与标准灰度矩阵进行相关系数计算；计算出的相关系数大于等于设定值时，认定所述相机获取的影像与所述标准校准图像的相似度大于等于设定值，完成物镜后焦面的对准。

3.根据权利要求1所述的物镜后焦面对准方法，其特征在于，包括如下步骤：沿光轴方向移动所述物镜或所述透镜，通过所述相机观察所述漫散射屏上的影像，直至所述漫散射屏上呈现清晰的干涉条纹影像，停止移动所述物镜或所述透镜，通过所述相机获取所述漫散射屏上的影像。

4.根据权利要求1所述的物镜后焦面对准方法，其特征在于，包括如下步骤：沿光轴方向移动所述漫散射屏，通过所述相机观察所述漫散射屏上的影像，直至所述漫散射屏上呈现清晰的干涉条纹影像，停止移动所述漫散射屏，通过所述相机获取所述漫散射屏上的影像。

5.根据权利要求1所述的物镜后焦面对准方法，其特征在于，完成物镜后焦面的对准后，还包括如下步骤：沿光轴方向微小移动所述物镜、所述透镜或所述漫散射屏的一种元件；查看所述相机获取的影像，所述影像的条纹宽度均增大或者条纹图像变模糊，则确认移动之前的位置为物镜后焦面的对准位置；将微小移动的元件返回到移动之前的位置。

6.一种物镜后焦面对准装置，其特征在于，包括光源、狭缝、物镜、透镜、漫散射屏和相机；所述光源、所述狭缝、所述物镜、所述透镜和所述漫散射屏同光轴设置，所述相机相对所述漫散射屏倾斜设置；

7.根据权利要求6所述的物镜后焦面对准装置，其特征在于，所述物镜为显微物镜、球面透镜、非球面透镜中的一种或多种的组合；所述标准校准图像为根据物镜的类型拍摄的已经校准的同类型的物镜的干涉条纹图像。

8.根据权利要求6所述的物镜后焦面对准装置，其特征在于，所述光源为单色激光光源。

9.根据权利要求6所述的物镜后焦面对准装置，其特征在于，所述透镜为凸透镜，所述透镜可以为一个透镜或由多个透镜组成的透镜组。

10.根据权利要求6所述的物镜后焦面对准装置，其特征在于，所述漫散射屏为可进行漫散射的小孔、光阑或者狭缝。

技术总结本发明提供一种物镜后焦面对准方法及装置，对准方法包括如下步骤：部署光源、狭缝、物镜、透镜、漫散射屏和相机；根据物镜的类型选择用于对比的标准校准图像；开启光源，将光源的光线水平引入狭缝，经狭缝衍射后通过物镜并在物镜的后焦面反生干涉形成干涉条纹图像，透镜将干涉条纹图像投影到漫散射屏；沿光轴方向移动物镜、透镜或漫散射屏的一种或多种，同时通过相机获取漫散射屏上的影像；将相机获取的影像与标准校准图像进行比较，两者的相似度大于等于设定值时，认定物镜的后焦面上的干涉条纹图像投影到所述漫散射屏，完成物镜后焦面的对准。如此，实现物镜后焦面快速准确对准。技术研发人员：熊敏受保护的技术使用者：上海默乐光检科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20