CN101182992A - 复色超分辨差动共焦测量方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复色超分辨差动共焦测量装置，包括第一超分辨差动共焦测量装置，第二超分辨差动共焦测量装置，二向色镜，部分色差校正物镜，以及，计算机装置。本装置可以通过利用不同波长光束聚焦产生理想聚焦面平移的色散特性，形成两个部分重叠的线性测量区域，获得了两个具有双极性跟踪特性的线性测量区，不但量程范围扩展近一倍，而且实现测量区交替跟踪测量；通过多超分辨滤波器的独立调制，可以根据应用需要，分别在两个线性测量区内获得一致或不一致的横向、轴向扫描特性，在保留差动及超分辨差动共焦测量技术优点的情况下，使测量装置线性范围得到显著扩展。

Description

复色超分辨差动共焦测量方法与装置

技术领域

本发明属于超精密测量领域，是一种用于微结构光学元件、微结构机械元件、集成电路元件中三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽、深度及表面形状测量的超精密非接触测量方法与装置。

背景技术

共焦点扫描测量技术是微光学、微机械、微电子领域中测量三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽、深度及表面形状的重要技术手段之一。其基本思想由M.Minsky于1957年提出，并于1961年获得了美国专利，其基本技术思想是通过引入针孔探测器抑制杂散光，并产生了轴向层析能力，该技术的不足之处在于，轴向响应信号在测量面准焦区域附近测量灵敏度不高，因此只适用于离焦位移测量。此后，在M.Minsky提出的共焦扫描成像技术基础上衍生出双光子荧光显微技术、单光子荧光显微技术、4PI荧光共焦显微技术、激光干涉共焦显微技术、θ共焦显微技术、彩色共焦、差动共焦扫描测量技术等多种类型的共焦测量技术。

双光子荧光显微技术、单光子荧光显微技术和4PI荧光共焦显微技术基本技术特征是利用照明光束作用，样品吸收一个入射光子，产生荧光辐射，实现三维成像，此类技术适用于具有荧光特性的物质；激光干涉共焦显微技术是利用双频激光技术和共焦扫描测量技术相结合，采用相位测量技术实现长度测量，此类技术对激光频率稳定性要求很高，而且测量范围相对较小；θ共焦显微技术是一种基于扫描测量原理的测量技术，可以提高测量效率，但是测量精度相对较低；彩色共焦测量方法采用宽光谱非相干光进行照明，采用传统共焦结构，通过分析探测信号光谱变化实现位移测量，该方法与传统共焦技术相比提高了测量范围，并提高了测量表面的倾斜允限，但是测量速度相对较低，而且响应信号强度较弱，不利于进一步提高信号噪声比；差动共焦扫描测量技术及三差动共焦测量技术，通过对探测器等距离离焦，并对探测光强信号做减法运算，获得双极性跟踪特性，使测量范围和轴向测量分辨力得到提高；超分辨共焦扫描测量技术及超分辨差动共焦扫描测量技术通过光瞳滤波提高了轴向和径向分辨力，但是差动及超分辨差动扫描测量技术的线性范围一般只有5一10μm，相对较小的线性范围制约了该技术的应用范畴。

差动及超分辨差动共焦探测为已公开技术，因此本发明将差动共焦探测和超分辨技术视为已知技术。

一种典型的超分辨差动共焦检测系统，如图1所示，包括激光器1，所述激光器1发光波长为λ1，针孔3、8、10，所述针孔3、8、10具有相同通光口径，其中针孔3用于生成理想点光源，针孔8、10与光电探测器12、11一一对应构成点探测器，探测测量表面离焦产生的强度变化信号，光电探测器11置于远焦平面处，光电探测器12置于近焦平面处；还包括准直物镜4用于准直针孔3生成的理想点光源；偏振分光镜5与四分之一波片13相结合，用于分离激光器发出光束与测量表面反射的测量光束；超分辨滤波器31用于进行横向、轴向或三维超分辨，以提高横向分辨力和轴向分辨力；部分色差校正物镜15用于聚焦测量光束；分光镜6用于等强度分离由测量表面反射的测量光束，以形成差动探测；探测聚焦物镜7、9用于聚焦测量光束，以形成测量点的共轭像。

附图2为上述系统的一种典型波长响应曲线，如图所示，其线性测量区间为AX，测量原点为O1，即当测量面位置由A运动到位置X时，可以有效地进行差动或超分辨差动共焦测量，然而，在这种系统中，通过使用大数值孔径聚焦物镜而获得的高轴向测量分辨力与轴向测量范围扩展是矛盾的，即轴向分辨力越高，其线性测量范围越小，这种相对狭小的线性测量范围是制约现有差动及超分辨差动共焦测量技术得到更广泛应用的主要障碍之一。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于三维微细结构、微台阶、微沟槽线宽、深度及表面形状测量的超精密非接触测量方法与装置。

为克服现有差动及超分辨差动共焦测量方法线性测量范围小的不足，本发明提供了一种复色超分辨差动共焦测量装置，在不牺牲轴向分辨力，保留已公开的差动及超分辨差动扫描测量技术横向、轴向分辨力高，具有双极性跟踪特性，能抑制共模干扰的技术优点前提下，进一步扩展线性测量范围。

按照本发明，所述复色超分辨差动共焦测量装置包括：

第一超分辨差动共焦测量装置，用于输出具有第一波长的第一测量相干光束，以及接收具有第一波长的第一反射光束，并根据所接收的具有第一波长的第一反射光束产生第一近离焦探测器输出和第一远离焦探测器输出；

第二超分辨差动共焦测量装置，用于输出具有第二波长的第二测量相干光束，以及接收具有第二波长的第二反射光束，并根据所接收的具有第二波长的第二反射光束产生第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出；

二向色镜，所述第一测量相干光束和第二测量相干光束分别入射至该二向色镜，该二向色镜用以汇合第一测量相干光束和第二测量相干光束，以及将从部分色差校正物镜透射回的光束分离为具有第一波长的第一反射光束和具有第二波长的第二反射光束；

部分色差校正物镜，设置于二向色镜与被测物之间，用以将第一测量相干光束和第二测量相干光束汇合后的光束分别聚焦于远离部分色差校正物镜的第一焦平面和临近部分色差校正物镜的第二焦平面，其中，第一焦平面为第一测量相干光束的聚焦平面，第二焦平面为第二测量相干光束的聚焦平面，且保证第一焦平面与第二焦平面的位置差不大于第一超分辨差动共焦测量装置的线性测量区一半与第二超分辨差动共焦测量装置线性测量区一半之和；部分色差校正物镜还用以将位于第一焦平面和第二焦平面之间的被测物反射的光透射至二向色镜；

以及，

计算机装置，读取并记录第一近离焦探测器输出、第一远离焦探测器输出、第二近离焦探测器输出和第二远离焦探测器输出，并分别根据第一近离焦探测器输出与第一远离焦探测器输出之差生成第一轴向测量响应曲线，以及根据第二远离焦探测器输出和第二近离焦探测器输出之差生成第二轴向测量响应曲线。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述复色超分辨差动共焦测量装置的测量方法，该方法包括以下步骤：首先，参照第一轴向测量响应曲线，当检测到第一近离焦探测器输出与第一远离焦探测器输出之差等于第二远离焦探测器输出和第二近离焦探测器输出之差时，参照第二轴向测量响应曲线。

本发明的有益效果在于：融合基于单光束测量的差动及超分辨差动共焦探测技术方法，引入复色相干光束，利用不同波长光束聚焦产生理想聚焦面平移的色散特性，形成两个部分重叠的线性测量区域，获得了两个具有双极性跟踪特性的线性测量区，不但量程范围扩展近一倍，而且实现测量区交替跟踪测量；通过多超分辨滤波器的独立调制，可以根据应用需要，分别在两个线性测量区内获得一致或不一致的横向、轴向扫描特性，在保留差动及超分辨差动共焦测量技术优点的情况下，使测量装置线性范围得到显著扩展。不一致的横向、轴向扫描特性应用价值在于分别获得横向最优特性和轴向最优特性。此外，还继承了现有的差动及超分辨差动共焦探测装置的特性，即抑制共模噪声，有益于提高信号噪声比。

附图说明

图1  为现有技术中的一种典型的超分辨差动共焦检测系统的原理示意图。

图2  为图1中的超分辨差动共焦检测系统的轴向光强探测信号曲线图。

图3  为本依照发明的一种具体实施方式的复色超分辨差动共焦测量装置原理示意图。

图4  为图3中的复色差动共焦测量装置的轴向光强探测信号曲线图。

具体实施方式

参照图3，本发明的第一种具体实施方式中提供的复色超分辨差动共焦测量装置包括第一超分辨差动共焦测量装置100，第一超分辨差动共焦测量装置100包括第一激光器1、第一激光器发出第一波长λ₁的光，所述第一波长的光通过第一准直聚焦物镜2、第一针孔3以及第一准直聚焦物镜4准直，再通过第一偏振分光镜5分为两束偏振光，其中一束偏振光通过第一分光镜6分光后一束通过第一探测聚焦物镜7以及第二针孔8后由位于近离焦平面处的第一光电探测器12接收，另一束通过第二探测聚焦物镜9以及第三针孔10后由位于远离焦平面处的第二光电探测器11接收，另一束偏振光通过第一四分之一波片13和第一超分辨滤波器31以45度角入射至二向色镜14。

对于第一超分辨差动共焦测量装置100，所述第一激光器发出波长为λ₁的线偏振光；所述第一针孔、第二针孔、第三针孔最好具有相同通光口径，其中第一针孔用于生成理想点光源，第二针孔、第三针孔、分别与第一光电探测器、第二光电探测器、一一对应构成点探测器，探测被测物离焦产生的强度变化信号，第二光电探测器置于远焦平面处，第一光电探测器置于近焦平面处；第一准直物镜用于与第一针孔生成理想点光源；第一偏振分光镜与第一四分之一波片相结合，用于分离激光器发出光束与测量表面反射的测量光束；第一超分辨滤波器用于进行横向、轴向或三维超分辨，以提高横向分辨力和轴向分辨力。第一分光镜、用于等强度分离由测量表面反射的测量光束，以形成差动探测；第一探测聚焦物镜、第二探测聚焦物镜、用于聚焦测量光束，以形成测量点的共轭像。第一超分辨差动共焦测量装置的输出则为第一光电探测器与第二光电探测器的输出之差。

第二超分辨差动共焦测量装置200，包括第二激光器18、第二激光器18发出第二波长λ₂的线偏振光，所述第二波长的光通过第二准直聚焦物镜19、第四针孔20以及第一准直聚焦物镜21准直、再通过第二偏振分光镜22分为两束偏振光，其中一束偏振光通过第二分光镜分光24后一束通过的第三探测聚焦物镜28以及第五针孔29后由位于远离焦平面处的第三光电探测器30接收，另一束通过第四探测聚焦物镜25以及第六针孔26后由位于近离焦平面处的第四光电探测器27接收，另一束偏振光通过第二四分之一波片23和第二超分辨滤波器32以45度角入射至二向色镜14。

对于第二超分辨差动共焦测量装置200，所述第二激光器发出波长为λ₂的线偏振光；所述第四针孔、第五针孔、第六针孔具有相同通光口径，其中第四针孔用于生成理想点光源，第五针孔、第六针孔、分别与第三光电探测器、第四光电探测器、一一对应构成点探测器，探测测量表面离焦产生的强度变化信号，第三光电探测器置于远焦平面处，第四光电探测器置于近焦平面处；第二准直物镜用于与第四针孔生成理想点光源；第二偏振分光镜与第二四分之一波片相结合，用于分离激光器发出光束与测量表面反射的测量光束；第二超分辨滤波器用于进行横向、轴向或三维超分辨，以提高横向分辨力和轴向分辨力。第二分光镜、用于等强度分离由测量表面反射的测量光束，以形成差动探测；第三探测聚焦物镜、第四探测聚焦物镜、用于聚焦测量光束，以形成测量点的共轭像。第二超分辨差动共焦测量装置的输出则为第三光电探测器与第三光点探测器的输出之差。

二向色镜14，用以分离分别从第一超分辨滤波器31和第二超分辨滤波器32入射的不同波长的相干测量光束，并且用以分离自部分色差校正物镜15反射的光束；因此，其需要用依照第一激光器和第二激光器所发光的波长进行选择。

部分色差校正物镜15，设置于二向色镜14与被测物体之间。从第一超分辨滤波器31和第二超分辨滤波器32入射的不同波长的相干测量光束分别聚焦于O1平面和O2平面。

根据差动及超分辨差动共焦探测基本原理可知，图3所示的由第二针孔8、第三针孔10与第一光电探测器12、第二光电探测器11构成的点探测器产生的差动输出信号可以用公式(1)表示；由第六针孔26、第五针孔29与第四光电探测器27、第三光电探测器30构成的点探测器产生的差动输出信号可以用公式(2)表示。即公式(1)、(2)分别对应波长为λ₁、λ₂的测量光束的测量响应输出表达式；

$I(v_1,u_1,U_{M1})=I_2(v_1,u_1,+U_{M1})+n_{s1}-(I_1(v_1,u_1,-U_{M1})+n_{s1})$

$=\left|\right[2{\∫}_0^1{P}_1{\left(\mathrm{\ρ}\right)e}^{\frac{i{u}_1{\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_1\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]\·[2{\∫}_0^1{P}_1\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i(u_1-U_{M1}){\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_1\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]{|}^2$

$-\left|\right[2{\∫}_0^1{P}_1\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i{u}_1{\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_1\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]\·[2{\∫}_0^1{P}_1\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i(u_1+U_{M1}){\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_1\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]{|}^2---\left(1\right)$

$I^{\′}(v_2,u_2,{U^{\′}}_{M2})={I_1}^{\′}(v_2,u_2,-{U^{\′}}_{M2})+n_{s2}-({I_2}^{\′}(v_2,u_2,{U^{\′}}_{M2})+n_{s2})$

$=\left|\right[2{\∫}_0^1{P}_2\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i{u}_2{\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_2\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]\·[2{\∫}_0^1{P}_2\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i(u_2+U_{M2}){\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_2\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}{|}^2$

$-\left|\right[2{\∫}_0^1{P}_2\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i{u}_2{\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_2\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}]\·[2{\∫}_0^1{P}_2\left(\mathrm{\ρ}\right)e^{\frac{i(u_2-U_{M2}){\mathrm{\ρ}}^2}{2}}{J}_0\left(\mathrm{\ρ}{v}_2\right)\mathrm{\π\ρd\ρ}{|}^2---\left(2\right)$

式中，

v₁、v₂表示横向无量刚坐标；

v_1，2＝2π·sinα·r/λ_1，2；

r为以光斑焦点为原点的径向坐标；

α为像方数值孔径角；

u_1，2＝8π·sin²(α/2)·z/λ_1，2为轴向无量刚坐标；

z为以光斑焦点为原点的轴向坐标；

I₁(v₁，u₁，-U_M1)为第一光电探测器输出；

I₂(v₁，u₁，+U_M1)为第二光电探测器输出；

I₁′(v₂，u₂，-U′_M2)为第四光电探测器27输出；

I₂′(v₂，u₂，U′_M2)为第三光电探测器30输出；

n_s1、n_s2为共模噪声；

P₁(ρ)、P₂(ρ)分别为超分辨滤波器31、32的调制函数；

+UM1为第一光电探测器的近离焦偏移量；

-UM1为第二光电探测器的远离焦偏移量；

+UM2为第四光电探测器的近离焦偏移量；

-UM1为第三光电探测器的远离焦偏移量；

公式(1)的典型输出如附图4中波长1响应曲线所示，其测量原点为O1即第一超分辨差动共焦测量装置100的准焦面16，线性测量区间为AX即如图3、4所示的偏移原点O1的区间；公式(2)的典型输出如附图4中波长2响应曲线所示，测量原点为O2即第二超分辨差动共焦测量装置的准焦面17，其线性测量区间为CY即偏移原点O2的区间。图3中的准焦面16、17分别用虚线表示。区间临界面A、X、Y、C分别用实线表示。其中，根据物镜对复色波聚焦将产生焦面平移的原理，利用部分色差校正物镜15位置色差不完全校正特性，通过对应λ₁、λ₂选择部分色差校正物镜15，可以实现令λ₁、λ₂光束聚焦所产生的位置色差δ_c＝O1O2小于第一超分辨差动共焦测量装置100的线性测量范围AX的一半和第二超分辨差动共焦测量装置200的线性测量范围CY的一半两者之和；继而使得第一超分辨差动共焦测量装置100和第二超分辨差动共焦测量装置200的线性测量区域AX、CY存在交点B，即转换点B，这样就保证了本发明中的装置的实现。

当然，在设计中，可以作出调整，使得线性测量区AX与CY的X、Y点重合，这样可以获得最大的测量范围。

部分色差校正物镜为专用物镜，其作用是通过物镜设计控制第一测量相干光束和第二测量相干光束的位置色差，即第一焦平面和第二焦平面之间的距离。物镜色差校正设计方法为已知技术。

在用本发明进行测量的过程中，当测量面位置由A运动到位置B时，第一超分辨差动共焦测量装置的输出与第二超分辨差动共焦测量装置的输出输出相同，此时切换探测器输出信号，由第二超分辨差动共焦测量装置的输出继续跟踪测量面位移，测量输出曲线由AB转移到BC，从而实现量程扩展，本发明的位移测量量程范围是ABC曲线所对应的轴向位移范围。

第一超分辨差动共焦测量装置100和第二超分辨差动共焦测量装置200的线性测量区的范围是由其本身的属性确定的，因此，本发明的范围并不限于如图中所示的AB，BC的线性测量区范围相等的情况，当第一超分辨差动共焦测量装置100和第二超分辨差动共焦测量装置200的线性测量区范围有差异时，本发明的装置及方法也是可实施的。另外，对于第一超分辨差动共焦测量装置100和第二超分辨差动共焦测量装置200，分别在其线性测量区的范围内可以获得一致或不一致的超分辨横向、轴向扫描特性。

由公式(1)(2)运算结果可见，共模噪声n_s1、n_s2得到抑制；

通过设定P₁(ρ)、P₂(ρ)函数建立超分辨滤波关系，实现超分辨测量，有关具有调制函数P₁(ρ)、P₂(ρ)的超分辨滤波器的的设计方法为已知技术。

参考附图3本发明所述的复色超分辨差动共焦测量方法的实施步骤如下：

步骤1，第二激光器1、18分别发出波长为λ₁、λ₂的线偏振光束，分别经过第一准直聚焦物镜2、第一针孔3和第一准直物镜4，以及第二准直聚焦物镜19、第四针孔20和第二准之物镜21准直输出至第一、第二偏振分光镜5、22；

步骤2，波长为λ₁、λ₂的线偏振光束透过第一、第二偏振分光镜5、22经过第一、第二超分辨滤波器31、32调制后，具有相应的位相、振幅或复振幅调制信息；

步骤3，经过第一、第二四分之一波片13、23后成为圆偏振光；

步骤4，波长为λ₁、λ₂的测量光束分别经过二向色镜14透射和反射，到达部分色差校正物镜15，分别聚焦于第一焦平面17和第二焦平面16；

步骤5，测量光束被测量面反射，经过部分色差校正物镜15和二向色镜14，再次经过第一、第二四分之一波片13、23后成为与入射光束振动方向垂直的线偏振光；

步骤6，波长为λ₁、λ₂的测量光束被第一、第二偏振分光镜5、22反射到达第一、第二分光镜6、24；

步骤7，第一、第二分光镜6、24分别将波长为λ₁、λ₂的测量光束等强度分离，分支光束分别经过第一、第二、第三和第四探测聚焦物镜7、9、25、28和第二、第三、第五、第六针孔8、10、26、29由第一、第二、第三、第四光电探测器11、12、27、30接收，产生强度输出信号I₂(v₁，u₁，+U_M1)、I₁(v₁，u₁，-U_M1)、I₁′(v₂，u₂，-U′_M2)、I₂′(v₂，u₂，U′_M2)；

步骤8，利用公式(1)和(2)计算轴向响应测量曲线，如附图4所示；

步骤9，当测量面由位置A向位置B运动过程中，由曲线AB输出测量结果，当测量面由位置A运动到达位置B时，第一超分辨差动共焦测量装置的输出与第二超分辨差动共焦测量装置的输出，此时切换探测器输出信号，由第二超分辨差动共焦测量装置的输出继续跟踪测量面位移，测量输出曲线由AB转移到BC，测量原理与AB段相同，系统测量范围为ABC曲线所对应的轴向位移范围。

即若第一超分辨差动共焦测量装置的输出计算方法为第一(近焦)探测器输出减第二(远焦)探测器输出，则第一超分辨差动共焦测量装置的输出为第四(远焦)探测器输出减第三(近焦)探测器输出，当然，反之亦然。其作用是产生等值响应输出，从而便于实现测量区间转换。

所述装置的特征在于具有发光频率不同的激光器1、18，测量线性工作区为不同波长光束聚焦区域，系统具有两个线性测量区；

所述装置的特征在于具有二向色镜14，可以分离不同波长的相干测量光束；

所述装置的特征在于两个独立的超分辨滤波器，可以分别对不同波长测量光束进行超分辨调制，可以分别在两个线性测量区获得一致或不一致的横向、轴向扫描特性；

所述装置的特征在于具有两组差动点探测器，可以分别接收不同波长测量光束的测量信号，分别实现差动共焦探测；

所述测量方法的特征在于：引入复色相干光束，利用不同波长光束聚焦产生理想聚焦面平移的色散特性，形成两个部分重叠的线性测量区域，从而在保留单光束差动共焦探测技术优点前提下，获得了较单光束差动共焦探测更大的量程范围。另外，两个测量光束均为相干光束，因此可以使用超分辨滤波技术提高横向、轴向分辨力，保留超分辨差动共焦探测技术优点，这一特征区别于基于白光光束测量的技术方法。

前述对本发明具体实施方式的说明仅以示例和描述为目的。其并非意于穷尽各实施方式或将发明局限于已揭示的实施方式或某一定式。据此，上述描述应被看作是示例性的而非局限性的。显而易见是，很多修改及变体对本领域内的技术人员来说的可见的。选定并描述了各具体实施方式是为了最清楚的解释本发明的原理以及最佳的实际应用方式，以令本领域内的技术人员了解本发明的适合于预期的特殊用途或实现的各种实施例及各种变体。意欲由后续的权利要求及其等效变化限定本发明的范围，在权利要求中，除非另行指出，所有术语都应解释为其最广的含义。应该意识到，本领域内的一般技术人员可以在不脱离由下面的权利要求定义的本发明的范围的情况下，在具体实施方式中作出变化。此外，无论下述的权利要求是否明确描述了某些要素及组件，均不意在将现有公开中的这些要素及组件献于公知领域。

Claims (2)

1.一种复色超分辨差动共焦测量装置，其特征在于：包括：第一超分辨差动共焦测量装置，用于输出具有第一波长的第一测量相干光束，以及接收具有第一波长的第一反射光束，并产生第一近焦探测器输出和第一远焦探测器输出；

第二超分辨差动共焦测量装置，用于输出具有第二波长的第二测量相干光束，以及接收具有第二波长的第二反射光束，并产生第二近焦探测器输出和第二远焦探测器输出；

二向色镜，所述第一测量相干光束和第二测量相干光束分别呈45度角入射至该二向色镜，该二向色镜用以汇合第一测量相干光束和第二测量相干光束，并且用以将从部分色差校正物镜透射回的光束分离为具有第一波长的第一反射光束和具有第二波长的第二反射光束；

部分色差校正物镜，设置于二向色镜与被测物之间，用以将第一测量相干光束和第二测量相干光束汇合后的光束分别聚焦于远离部分色差校正物镜的第一焦平面和临近部分色差校正物镜的第二焦平面，其中，第一焦平面为第一测量相干光束的聚焦平面，第二焦平面为第二测量相干光束的聚焦平面，且保证第一焦平面与第二焦平面的位置差不大于第一超分辨差动共焦测量装置的线性测量区一半与第二超分辨差动共焦测量装置线性测量区一半之和；部分色差校正物镜还用以将位于第一焦平面和第二焦平面之间的被测物反射的光透射至二向色镜；

以及，

计算机装置，读取并记录第一近焦探测器输出、第一远焦探测器输出、第二近焦探测器输出和第二远焦探测器输出，并分别根据第一近焦探测器输出与第一远焦探测器输出之差生成第一轴向测量响应曲线，以及根据第二远焦探测器输出和第二近焦探测器输出之差生成第二轴向测量响应曲线。

2.一种基于权利要求1的复色超分辨差动共焦测量装置的一种测量方法，该方法包括以下步骤：参照第一轴向测量响应曲线，当检测到第一近焦探测器输出与第一远焦探测器输出之差等于第二远焦探测器输出和第二近焦探测器输出之差时，参照第二轴向测量响应曲线。

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