针对已有显微自动对焦方法存在的不足,提出了一种通过倾斜安装摄像头所采集图像的清晰聚焦带偏离视场中心的距离和方向来探测样本离焦量及离焦方向的方法,并搭建了一套显微自动对焦系统对该方法进行可行性验证。结果表明:该方法可以通过检测样本单帧倾斜面图像聚焦带偏离视场中心的水平偏移量,并根据标定好的离焦量-聚焦带偏移量曲线,快速获取离焦量及离焦方向,配以电机驱动可实现自动对焦。该方法的光学结构简单,可直接在常规三目显微成像系统中使用,因此可应用于各领域在线、在位大视场高分辨检测所需要的自动对焦过程。

差动共聚焦显微成像技术可以获得很高的轴向测量精度, 然而已有的差动共聚焦测量技术主要适用于激光扫描共聚焦, 还不能满足微纳加工过程中对工件进行非接触式的在线、在位测量的要求。本文在分析差动共聚焦显微成像系统能够实现轴向测量原理的基础上, 提出了适用于并行共聚焦技术的轴向测量方法。该方法利用均匀白光照明, 在像方只需要使用一台相机做探测器, 在物方通过移动载物台分别对样品在焦前和焦后两次成像, 根据预先刻度好的差动曲线就可以得出物体表面的高度。理论模拟与实验结果均表明, 该方法可以实现高精度的轴向测量, 对500 nm的台阶样品测量的平均误差为2.9 nm, 相对误差为0.58%。该方法简单、廉价、测量精度高, 可以用于普通显微镜, 易于实现样品的三维快速形貌还原与测量。