專利名稱：線型彩色共焦顯微系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種共焦顯微技術(shù)，尤其是指一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的彩色共焦顯微系統(tǒng)，一般是架設(shè)于桌面上以進(jìn)行垂直或橫向掃描來檢測(cè)待測(cè)物的表面形貌。由于系統(tǒng)體積大與占用空間的問題容易造成量測(cè)不便，對(duì)于待測(cè)物若是輪廓表面的傾斜角度過大或是量測(cè)空間受限的情況，以桌上型的架構(gòu)要進(jìn)行量測(cè)將有其限制性。例如欲量測(cè)大型晶圓上所形成的大規(guī)模集成電路(large scale integration,LSI)芯片的凸塊高度，礙于機(jī)型架構(gòu)的限制，將無法使用于一般在線(in-situ)量測(cè)的應(yīng)用上。現(xiàn)有技術(shù)中，如美國(guó)公開US. Pub. No. 2004/0051879則公開一種共焦位移傳感器， 以量測(cè)待測(cè)物的表面形貌。在該技術(shù)中，分別利用兩組光源產(chǎn)生檢測(cè)光，然后利用兩組導(dǎo)光組件分別導(dǎo)引檢測(cè)光而投射至待測(cè)物上，由待測(cè)物上反射的測(cè)物光則分別再經(jīng)該兩組導(dǎo)光組件，而分別由每一組導(dǎo)光組件所對(duì)應(yīng)的傳感器接收。另外，如美國(guó)專利US. Pat. No. 5，785，651所公開的一種共焦顯微裝置，其利用兩組光纖分別導(dǎo)引由光源產(chǎn)生的檢測(cè)光，以及物體反射的測(cè)物光。在該技術(shù)中，產(chǎn)生一點(diǎn)色散光在物體上，經(jīng)由物體表面反射后的測(cè)物光進(jìn)行分析以得到物體的表面形貌。而歐洲專利EP2124085則教導(dǎo)一種狹縫掃描共焦顯微裝置，其利用類狹縫光源(slit-like lightsource)將光分成多個(gè)點(diǎn)光源(unit light source),并且設(shè)置與該類狹縫光源共軛對(duì)應(yīng)的線傳感器感測(cè)由待側(cè)物反射的測(cè)物光。該線傳感器具有多個(gè)感測(cè)像素，其分別與該點(diǎn)光源共軛對(duì)應(yīng)。另外，又如美國(guó)專利US. Pat. No. 7，672，527也公開一種利用菲涅爾透鏡(Fresnel lens)來產(chǎn)生色散的裝置。此外，如圖I所示，在現(xiàn)有的彩色共焦顯微系統(tǒng)中，由于光源10產(chǎn)生的檢測(cè)光，經(jīng)色散物鏡11投射至待測(cè)物12的光路，再經(jīng)由待測(cè)物12反射投射至光譜影像感測(cè)單元13，此傳統(tǒng)共焦顯微系統(tǒng)的光路徑顯然相當(dāng)長(zhǎng)(約320_)，因而減弱了單位面積光的強(qiáng)度，因此影像感測(cè)單元必須具有一定時(shí)間以上的曝光時(shí)間，以獲得足夠的反射光強(qiáng)，以利進(jìn)行有效的共焦形貌量測(cè)。不過延長(zhǎng)曝光時(shí)間會(huì)減低檢測(cè)速度，因此為了實(shí)現(xiàn)高速在線檢測(cè)，需搭配多波長(zhǎng)且高功率輸出的高成本的燈源，大幅提升投射至待測(cè)物上的單位面積光強(qiáng)值，以利縮短影像感測(cè)單元曝光所需要的時(shí)間，達(dá)到快速取像的效果。如此一來，目的雖然達(dá)到，但整個(gè)系統(tǒng)制作成本將相對(duì)昂貴，于實(shí)用性上的經(jīng)濟(jì)效益不高，其競(jìng)爭(zhēng)能力亦顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其藉由兩相互對(duì)應(yīng)的光纖模塊，其中一光纖模塊將導(dǎo)引光線而投射至待測(cè)物后，反射回來的物光即入射至相對(duì)應(yīng)的另一光纖模塊上。由于接收物光的光纖模塊內(nèi)每一條光纖絲將發(fā)揮空間濾波的功效，可有效濾除失焦光和雜散光，而僅允許聚焦光通過，因此可以大幅降低因光點(diǎn)重迭而產(chǎn)生橫向干擾(crosstalk)的噪聲，使得本發(fā)明的線型彩色共焦系統(tǒng)不僅具有可一次取得待測(cè)物的線剖面輪廓信息的實(shí)時(shí)檢測(cè)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)擁有類似于單點(diǎn)共焦顯微系統(tǒng)的高量測(cè)分辨率。本發(fā)明提供一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其藉由多個(gè)色差透鏡的組合，一方面可以將線光場(chǎng)進(jìn)行軸向色散，另一方面又可以使得反射回來的線光場(chǎng)聚焦在同一平面上以解決場(chǎng)曲像差的問題，以簡(jiǎn)化現(xiàn)有的線色散系統(tǒng)復(fù)雜度的問題。本發(fā)明提供一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其藉由將聚光鏡組裝置于光學(xué)探頭架構(gòu)內(nèi)的多波長(zhǎng)共焦顯微鏡模塊前，以縮短色散物鏡與成像的光路徑，同時(shí)具有增加單位面積光強(qiáng)值的集光功能，使得高光量的系統(tǒng)不僅可大幅減少影像傳感器的曝光時(shí)間，且可縮小系統(tǒng)架構(gòu)體積、減少光量浪費(fèi)、降低可能雜散光的干擾問題。在一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其包括一光源，其提供一檢測(cè)光；一第一光纖模塊，其一端與該光源相稱接，而另一端將該檢測(cè)光調(diào)制成一調(diào)制檢測(cè)光；一色散物鏡，其與該第一光纖模塊相耦接，該色散物鏡具有兩個(gè)以上的色差透鏡，該色散物鏡使該調(diào)制檢測(cè)光產(chǎn)生軸向色散，使得該調(diào)制檢測(cè)光聚焦形成多個(gè)具有不同深度的子調(diào)制光場(chǎng)，每一個(gè)子調(diào)制光場(chǎng)具有不同波長(zhǎng)，該多個(gè)子調(diào)制光場(chǎng)經(jīng)由一物體反射而形成一測(cè)物光；一第二光纖模塊，其以呈線性排列的光纖絲與該色散物鏡相耦接，以對(duì)該測(cè)物光進(jìn)行空間濾波而得到一濾波光；一光譜影像感測(cè)單元，其與該第二光纖模塊相耦接以感測(cè)該濾波光以形成一光譜影像；以及一運(yùn)算處理單元，其與該光譜影像感測(cè)單元電訊連接，以接收該光譜影像并經(jīng)由運(yùn)算產(chǎn)生一線剖面輪廓形貌信息。在另一實(shí)施例中，該色散物鏡更耦接有一聚光鏡組，以縮短該檢測(cè)光進(jìn)入該色散物鏡的路徑，以及縮短該測(cè)物光進(jìn)入該光譜影像感測(cè)單元的路徑。其中該聚光鏡組，更包括有兩個(gè)以上的光學(xué)透鏡。在另一實(shí)施例中，該第一光纖模塊與該色散物鏡間更設(shè)置有一光調(diào)制模塊，其具有多個(gè)與該調(diào)制檢測(cè)光相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件，該多個(gè)光調(diào)制組件分成多個(gè)群組，該光調(diào)制模塊藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件，將該調(diào)制檢測(cè)光投射至該色散物鏡，藉由本實(shí)施例的控制方式以達(dá)到最小的光強(qiáng)橫向干擾(C r O s stalk)影響。在另一實(shí)施例中，該第一光纖模塊與該光源間更設(shè)置有一光調(diào)制模塊，其具有多個(gè)光調(diào)制組件，該多個(gè)光調(diào)制組件分成多個(gè)群組，該光調(diào)制模塊藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件將該檢測(cè)光調(diào)制成一不連續(xù)檢測(cè)光而投射至該第一光纖模塊。


圖I為現(xiàn)有的彩色共焦顯微系統(tǒng)中，由光源發(fā)出的檢測(cè)光以及由待測(cè)物反射的測(cè)物光路示意圖；圖2為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)實(shí)施例示意圖；圖3A與圖3B為本發(fā)明的第一光纖模塊兩端的端部模塊剖面示意圖；圖4為本發(fā)明的第一光纖模塊另一實(shí)施例不意圖；圖5A與圖5B為分別本發(fā)明的色散物鏡剖面示意圖；圖6A為本發(fā)明的第二光纖模塊示意圖；圖6B為本發(fā)明的第二光纖模塊另一實(shí)施例示意圖；、
圖7A與圖7B為本發(fā)明的第一光纖模塊與第二光纖模塊共軛關(guān)系示意圖；圖8為使用線型光纖排列與線型狹縫作為空間濾波組件的聚焦反應(yīng)曲線示意圖；圖9為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)另一實(shí)施例示意圖；圖IOA與圖IOB為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)又一實(shí)施例示意圖；圖IlA為DMD裝置的反射組件排列示意圖；圖IlB為反射鏡改變傾角示意圖；圖12與圖13為控制光調(diào)制模塊的光調(diào)制組件反射示意圖。其中，附圖標(biāo)記
10-光源11-色散物鏡11-待測(cè)物13-光譜影像感測(cè)單元2-線型彩色共焦顯微系統(tǒng)20-光源21-第一光纖模塊210、211-端部模塊212-光纖絲213-線型狹縫214-光纖束215-位置調(diào)整單元216-端部模塊22-色散物鏡220a、220b、220c_色散透鏡 23-第二光纖模塊230、231_端部模塊232-光纖絲24-光譜影像感測(cè)單元240-光譜分光單元241-影像感測(cè)組件25-運(yùn)算處理單元26-分光鏡27-移動(dòng)平臺(tái)28-聚光鏡組29-光調(diào)制模塊290,290a 290c_ 光調(diào)制組件291 294-群組280、281、282-透鏡90-待測(cè)物92-檢測(cè)光920 922-檢測(cè)光930、931、932_ 測(cè)物光
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的特征、目的及功能更加清楚明了，下文特將本發(fā)明的系統(tǒng)的相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)的理念原由進(jìn)行說明，詳細(xì)說明陳述如下請(qǐng)參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)實(shí)施例示意圖。該系統(tǒng)2包括有一光源20、一第一光纖模塊21、一色散物鏡22、一第二光纖模塊23、一光譜影像感測(cè)單元24以及一運(yùn)算處理單元25。該光源20，其提供一檢測(cè)光，在本實(shí)施例中，該光源20為具有不同波長(zhǎng)的寬帶光場(chǎng)。該第一光纖模塊21,其一端與該光源20相稱接,而另一端將該檢測(cè)光調(diào)制成一調(diào)制檢測(cè)光。在本實(shí)施例中，該調(diào)制檢測(cè)光為一線檢測(cè)光，以下以線檢測(cè)光稱之。另外，在本實(shí)施例中，該第一光纖模塊21為一光纖束，其具有多條光纖絲，該第一光纖模塊21兩端分別具有一端部模塊210與211，以分別與該光源20以及該色散物鏡22相耦接。如圖3A所示，該第一光纖模塊21與該光源20耦接的端部模塊210截面上，該多條光纖絲212呈現(xiàn)圓形的排列。如圖3B所示，該第一光纖模塊與該色散物鏡相耦接21的端部模塊截面上，具有多個(gè)以一維線性排列的方式的光纖絲212。藉由圖3B的線性截面結(jié)構(gòu)，使得該第一光纖模塊210可以將該檢測(cè)光調(diào)制成線檢測(cè)光。如圖4所示，該圖為本發(fā)明的第一光纖模塊另一實(shí)施例示意圖。在本實(shí)施例中，該第一光纖模塊21具有一線型狹縫213、一光纖束214以及一位置調(diào)整單元215。該線型狹縫213系與色散透鏡相耦接。該光纖束214與該光源相耦接的端部模塊截面如圖3A所示的結(jié)構(gòu)；此外，而該光纖束214以一端部模塊216與該線型狹縫211相耦接。該端部模塊216內(nèi)具有以二維陣列排列的光纖絲210。該位置調(diào)整單元215，其與該線型狹縫213相耦接，藉由至少兩維度的線性位移運(yùn)動(dòng)以調(diào)整該光纖束214與該線型狹縫間213的相對(duì)位置，使得該二維陣列光纖絲中的一線性排列光纖絲與該線型狹縫213相對(duì)應(yīng)。該位置調(diào)整單元215可利用位移精密度高的線性導(dǎo)軌，但不以此為限制，來調(diào)整該光纖束214與該線型狹縫213間的相對(duì)位置，使得一排的光纖絲可以與線型狹縫213相對(duì)應(yīng)，而將檢測(cè)光調(diào)制成線 實(shí)施例中，該位置調(diào)整單元215亦可以與該光纖數(shù)束214所具有的二維陣列排列的光纖絲相耦接，藉由調(diào)整該二維陣列排列的光纖絲的位置，使得一排的光纖絲可以與線型狹縫213相對(duì)應(yīng)。再回到圖2所示，該色散物鏡22，其與該第一光纖模塊21相耦接，在本實(shí)施例中，該色散物鏡22與該第一光纖模塊21間更具有一分光鏡26，其可將該線檢測(cè)光導(dǎo)引至該色散物鏡22，而投射至設(shè)置于移動(dòng)平臺(tái)27上的待測(cè)物90上；另一方面，該分光鏡26更將由該待測(cè)物90表面反射的測(cè)物光反射而由該第二光纖模塊23接收，進(jìn)而傳至該光譜影像感測(cè)單元24。該色散物鏡22具有兩個(gè)以上的色差透鏡，該色散物鏡22使該線檢測(cè)光產(chǎn)生軸向色散，使得該線檢測(cè)光聚焦形成多個(gè)具有不同深度的子線光場(chǎng)，每一個(gè)子線光場(chǎng)具有不同波長(zhǎng)。本發(fā)明的色散物鏡22—方面可以將線光場(chǎng)產(chǎn)生軸向色散，另一方面又可以使得反射回來的線光場(chǎng)聚焦在同一平面上，以解決場(chǎng)曲像差的問題。圖5A與圖5B分別為本發(fā)明的色散物鏡剖面示意圖。在圖5A的實(shí)施例中，為兩個(gè)色差透鏡220a與220b的實(shí)施例。而在圖5B中，則為三個(gè)色差透鏡220a 220c。該色散物鏡22使線檢測(cè)光92產(chǎn)生軸向色散，使得該線檢測(cè)光92聚焦形成多個(gè)具有不同深度的子線光場(chǎng)92a、92b與92c,每一個(gè)子線光場(chǎng)92a、92b與92c具有不同波長(zhǎng)。至于該多個(gè)子線光場(chǎng)構(gòu)成一連續(xù)光譜，其可為可見光譜或者是不可見光譜。在本實(shí)施中，為了方便說明，該多個(gè)子線光場(chǎng)以紅色光場(chǎng)92a(R)、綠色光場(chǎng)92b (G)以及藍(lán)色光場(chǎng)92c (B)來做說明。如圖6A所示，該圖為本發(fā)明的第二光纖模塊示意圖，該第二光纖模塊23具有一光纖束，其兩端分別以端部模塊230與231與色散物鏡以及光譜影像感測(cè)單元耦接，以對(duì)該測(cè)物光進(jìn)行空間濾波而得到一濾波光。在圖6A中，端部模塊230與231的光纖絲232按照規(guī)則呈線性排列組合，其中光纖絲232的中心間距為一個(gè)定值d。為了達(dá)到最小的光強(qiáng)橫向干擾影響，如圖6B所示，將兩光纖相對(duì)應(yīng)的邊緣之間具有一適當(dāng)間距di，將彼此間光強(qiáng)橫向干擾降低為最小。如圖7A與圖7B所示，該圖為本發(fā)明的第一光纖模塊與第二光纖模塊共軛關(guān)系示意圖。由于第一光纖模塊21與該色散透鏡22耦接的線性排列的光纖絲212與第二光纖模塊23與該色散透鏡22相耦接的線性排列光纖絲232，于空間中存在著一對(duì)一的互相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，使得由待測(cè)物反射回來的光即入射至第二光纖模塊23內(nèi)相互對(duì)應(yīng)的光纖絲上，光纖內(nèi)每一條裸光纖絲將濾除失焦光和周圍的雜散光的影響，僅允許聚焦光通過，以達(dá)成共軛焦的顯微效果。在圖7B中，經(jīng)由相對(duì)位置調(diào)校過后，經(jīng)由線性排列的光纖絲212，而形成線檢測(cè)光920,921與922由分光鏡而進(jìn)入該色散物鏡22而投射至待測(cè)物90。由于第二光纖模塊23與該色散物鏡22耦接的端部模塊230內(nèi)的光纖絲232亦呈現(xiàn)一維排列，使得由待測(cè)物90反射的測(cè)物光可以聚焦于該光纖絲232端面上，其測(cè)物光930、931與932才可以進(jìn)入至光纖絲232內(nèi)。因此，該第二光纖模塊23具有類似于點(diǎn)型(point type)共軛焦的顯微量測(cè)能力，以大幅降低現(xiàn)有的狹縫產(chǎn)生光點(diǎn)重迭而導(dǎo)致橫向干擾(cross talk)的噪聲，進(jìn)而增加光訊號(hào)橫向量測(cè)分辨率。在圖7B中，經(jīng)由待測(cè)物90表面反射的測(cè)物光，再藉由分光鏡22的導(dǎo)引，而向第二光纖模塊23的端部模塊230上的光纖絲232投射。因此只有可以聚焦在該光纖絲232端面的光才可以進(jìn)入光纖絲232內(nèi)。如圖8所示，該圖為使用線型光纖排列 與線型狹縫作為空間濾波組件的聚焦反應(yīng)曲線示意圖。該圖可以看出利用線型排列的光纖作為空間濾波的全寬半高值(FWHM)，明顯地比利用線型狹縫作為空間濾波的全寬半高值小了許多，使得峰值的判斷更加容易且精確，使得量測(cè)系統(tǒng)的深度量測(cè)解析與準(zhǔn)確度獲得有效提升。再回到圖2所示，該光譜影像感測(cè)單元24，其感測(cè)該濾波光以形成一光譜影像。在本實(shí)施例中，該光譜影像感測(cè)單元24更包括有一光譜分光單元240以及一影像感測(cè)組件241。該光譜分光單元240，其耦接于該第二光纖模塊23的另一端部模塊231上，該光譜分光單元240將該測(cè)物光分光。該影像感測(cè)組件241，其與該光譜分光單元240耦接，以感測(cè)被分光的光場(chǎng)而形成該光譜影像。該運(yùn)算處理單元25，其與該光譜影像感測(cè)單元24以及該位移平臺(tái)27連接，以接收該反射光光譜影像，經(jīng)由同步實(shí)時(shí)運(yùn)算產(chǎn)生一線剖面輪廓形貌信息，并同時(shí)搭配該移動(dòng)平臺(tái)27的線性移動(dòng)，可以使得該待測(cè)物90通過該色散物鏡22，使得線檢測(cè)光92可以掃描該待測(cè)物90的表面，僅需藉由一維度的位移掃描即可完成待測(cè)物90的全域表面形貌檢測(cè)。至于光譜分光單元240以及一影像感測(cè)組件241的分光與解析剖面的原理屬于現(xiàn)有的技術(shù)，在此不作贅述。請(qǐng)參閱圖9所示，該圖為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)另一實(shí)施例示意圖。本實(shí)施例中，基本上與圖2類似，差異的是在該分光鏡26與該色散物鏡22間更設(shè)置有一聚光鏡組28，以縮短該檢測(cè)光進(jìn)入該色散物鏡的路徑以及縮短該測(cè)物光進(jìn)入該光譜影像感測(cè)單元的路徑。藉由此聚光鏡組28以大幅地縮短由該第一光纖模塊23發(fā)射的線檢測(cè)光投射至待測(cè)物90以及由該待測(cè)物90反射至光譜影像感測(cè)單元24的光路徑，同時(shí)具有增加單位面積光強(qiáng)值的集光功能，使得高光量的系統(tǒng)不僅可大幅減少影像傳感器的曝光時(shí)間，且可縮小系統(tǒng)架構(gòu)、減少光量浪費(fèi)、降低可能產(chǎn)生雜散光的干擾。聚光鏡組28由兩個(gè)以上的光學(xué)透鏡組成，其目的為縮束且增加光量，但關(guān)鍵在于此鏡組不影響系統(tǒng)的成像質(zhì)量、色像差和色散范圍，所以材質(zhì)選用阿貝數(shù)(Abbe number)較高的SFll和N-BK7，同時(shí)利用不同透鏡的曲率搭配，使得色像差降至最低程度，而不改變色散的聚焦范圍。在本實(shí)施例中，該聚光鏡組28由兩平凹透鏡280與281以及一雙凸透鏡282所構(gòu)成。
請(qǐng)參閱圖IOA所示，該圖為本發(fā)明的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)又一實(shí)施例示意圖。在本實(shí)施例中，基本上與圖2類似，差異的是，本實(shí)施例的第一光纖模塊21與該色散物鏡22之間更可以設(shè)置一光調(diào)制模塊29，用以減低光強(qiáng)橫向干擾的影響。該光調(diào)制模塊可為數(shù)字微反射鏡裝置(digital micromirror device,DMD)或者是娃基液晶裝置(liquid crystalon silicon, LCOS)等光調(diào)制組件。以DMD為例，如圖IlA所示，該圖為DMD裝置的反射組件排列示意圖。由于DMD所構(gòu)成的光調(diào)制模塊29由多個(gè)排列成二維陣列的光調(diào)制組件(反射鏡)290所構(gòu)成，而且每一個(gè)反射鏡209可以藉由控制改變其傾角。如圖IlB所示，該圖為反射鏡改變傾角示意圖。在圖IlB的實(shí)施例中，反射鏡209a將光反射至它 處，只有反射鏡209b將光反射至色散物鏡。為了同時(shí)兼顧提升量測(cè)的空間解析與降低光強(qiáng)橫向干擾的影響，如圖12所示，該光調(diào)制模塊29與該線檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的多個(gè)光調(diào)制組件290a 290c，分成多個(gè)群組291 294，該光調(diào)制模塊29藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組291 294中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件，將該線檢測(cè)光導(dǎo)引至分光鏡26而進(jìn)入該色散物鏡22中。所謂周期性循環(huán)調(diào)制的方式為，在第一時(shí)間點(diǎn)h時(shí)，同步控制每一群組中的光調(diào)制組件290a的傾角，以將光反射至色散物鏡22，此時(shí)光調(diào)制組件290b與290c會(huì)被改變傾角，而不會(huì)將光反射至色散物鏡22內(nèi)。然后經(jīng)過時(shí)間T之后，同步控制每一群組中的光調(diào)制組件290b的傾角，以將光反射至色散物鏡22，此時(shí)光調(diào)制組件290a與290c會(huì)被改變傾角，而不會(huì)將光反射至色散物鏡22內(nèi)。然后再經(jīng)過時(shí)間T之后，同步控制每一群組中的光調(diào)制組件290c的傾角，以將光反射至色散物鏡22，此時(shí)光調(diào)制組件290a與290b會(huì)被改變傾角，而不會(huì)將光反射至色散物鏡22內(nèi)。最后再經(jīng)過時(shí)間T之后，同步控制每一群組中的光調(diào)制組件290a的傾角，以將光反射至色散物鏡22，以完成一次的循環(huán)。接著一直重復(fù)上述的順序直到完成取像為止。藉由如圖12的投光方式，可將反射的光調(diào)制組件間隔開來，以避免相鄰的光調(diào)制組件同時(shí)投光，而使得相鄰的光調(diào)制組件周圍附近產(chǎn)生光強(qiáng)橫向干擾的現(xiàn)象。因此，圖10A或圖10B中的第二光纖模塊23將不受限于光纖的排列關(guān)系(此時(shí)它可為圖6A或圖6B的排列方式)，而可以避免光纖絲之間光強(qiáng)互相干擾的情形發(fā)生，而影響到光譜影像的成像效果。此外，如圖10B所不,該光調(diào)制模塊29亦可以放置于光源20與第一光纖模塊21的端部模塊210之間，亦可以產(chǎn)生相同作用。在圖10B的實(shí)施例中，該光調(diào)制模塊29具有多個(gè)光調(diào)制組件，可參閱如圖13所示，將其中一排的光調(diào)制組件290a 290c分成多個(gè)群組291 294，該光調(diào)制模塊29藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件290a 290c將該檢測(cè)光調(diào)制成一不連續(xù)檢測(cè)光而投射至該第一光纖模塊21的端部模塊210上。不連續(xù)的檢測(cè)光藉由該第一光纖模塊21傳導(dǎo)而投射至分光鏡26上。前述的周期性循環(huán)調(diào)制方式系如圖12所述的方式，在此不作贅述。藉由如圖13的投光方式，可將反射的光調(diào)制組件290a 290c間隔開來，以避免相鄰的光調(diào)制組件同時(shí)投光，而使得相鄰的光調(diào)制組件周圍附近產(chǎn)生光強(qiáng)橫向干擾的現(xiàn)象。另外，在圖10A與與圖10B的實(shí)施例中，亦可以設(shè)置如圖9所示的聚光鏡組28，以縮短該檢測(cè)光進(jìn)入該色散物鏡22的路徑以及縮短該測(cè)物光進(jìn)入該光譜影像感測(cè)單元24的路徑。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，當(dāng)不能以之限制本發(fā)明范圍。即大凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利保護(hù)范圍所做的均等變 化及修改，仍將不失本發(fā)明的要義所在，故都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施狀況。
權(quán)利要求
1.一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，包括 一光源，其提供一檢測(cè)光； 一第一光纖模塊，其一端與該光源相稱接，而另一端將該檢測(cè)光調(diào)制成一調(diào)制檢測(cè)光; 一色散物鏡，其與該第一光纖模塊相耦接，該色散物鏡具有兩個(gè)以上的色差透鏡，該色散物鏡使該調(diào)制檢測(cè)光產(chǎn)生軸向色散，使得該調(diào)制檢測(cè)光聚焦形成多個(gè)具有不同深度的子調(diào)制光場(chǎng)，每一個(gè)子調(diào)制光場(chǎng)具有不同波長(zhǎng)，該多個(gè)子調(diào)制光場(chǎng)經(jīng)由一物體反射而形成一測(cè)物光； 一第二光纖模塊，其以呈線性排列的光纖絲與該色散物鏡相耦接，以對(duì)該測(cè)物光進(jìn)行空間濾波而得到一濾波光； 一光譜影像感測(cè)單元，其與該第二光纖模塊相耦接以感測(cè)該濾波光以形成一光譜影像；以及 一運(yùn)算處理單元，其與該光譜影像感測(cè)單元電訊連接，以接收該光譜影像并經(jīng)由運(yùn)算產(chǎn)生一線剖面輪廓形貌信息。
2.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該第一光纖模塊具有一光纖束，其具有多個(gè)光纖絲，其以一維線性排列的方式與該色散物鏡相耦接。
3.如權(quán)利要求2所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光纖束與該光源耦接的截面上，該多個(gè)光纖絲為圓形排列。
4.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該第一光纖模塊具有 一線型狹縫，其與該色散透鏡相耦接； 一光纖束，其分別與該線型狹縫以及該光源相耦接，其中，該光纖束以二維陣列排列與該線型狹縫相耦接；以及 一位置調(diào)整單元，其與該光纖束或該線型狹縫相耦接，以調(diào)整該光纖束與該線型狹縫間的相對(duì)位置，使得該二維陣列中的一線性排列光纖與該線型狹縫相對(duì)應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光纖束與該光源耦接的截面為圓形。
6.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該色散物鏡還耦接有一聚光鏡組，以縮短該檢測(cè)光進(jìn)入該色散物鏡的路徑以及縮短該測(cè)物光進(jìn)入該光譜影像感測(cè)單元的路徑。
7.如權(quán)利要求6所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該聚光鏡組，還包括有兩個(gè)以上的光學(xué)透鏡。
8.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光譜影像感測(cè)單元還包括有 一光譜分光單元，其與該第二光纖模塊相耦接，該光譜分光單元將該測(cè)物光分光；以及 一影像感測(cè)組件，其與該光譜分光單元偶接，以感測(cè)被分光的光場(chǎng)而形成該光譜影像。
9.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，還具有一線性移動(dòng)平臺(tái)以提供承載該物體進(jìn)行線性位移運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該第二光纖模塊分別以線性排列的光纖絲與該色散物鏡以及該光譜影像感測(cè)單元相耦接。
11.如權(quán)利要求10所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，第二光纖模塊中相鄰的光纖絲相對(duì)應(yīng)的邊緣具有一間距。
12.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該第一光纖模塊與該色散物鏡間還設(shè)置有一光調(diào)制模塊，其具有多個(gè)與該調(diào)制檢測(cè)光對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件，該多個(gè)光調(diào)制組件分成多個(gè)群組，該光調(diào)制模塊藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件將該調(diào)制檢測(cè)光投射至該色散物鏡。
13.如權(quán)利要求12所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光調(diào)制模塊為數(shù)字微反射鏡裝置或者是硅基液晶裝置。
14.如權(quán)利要求I所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該第一光纖模塊與該光源間還設(shè)置有一光調(diào)制模塊，其具有多個(gè)光調(diào)制組件，該多個(gè)光調(diào)制組件分成多個(gè)群組，該光調(diào)制模塊藉由周期性循環(huán)調(diào)制的方式，依序控制該多個(gè)群組中相對(duì)應(yīng)的光調(diào)制組件將該檢測(cè)光調(diào)制成一不連續(xù)檢測(cè)光而投射至該第一光纖模塊。
15.如權(quán)利要求14所述的線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光調(diào)制模塊為數(shù)字微反射鏡裝置或者是硅基液晶裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線型彩色共焦顯微系統(tǒng)，其利用兩共軛光纖模塊，做為傳導(dǎo)光源產(chǎn)生的檢測(cè)光和待測(cè)物反射的測(cè)物光。藉由兩光纖模塊在空間中為互相光學(xué)共軛對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此光從其中一光纖模塊投射至待測(cè)物后，反射回來的光即入射至相對(duì)應(yīng)的另一光纖模塊上。由于光纖模塊內(nèi)每一條光纖絲將濾除失焦光和雜散光只允許聚焦光通過，達(dá)成共軛焦的顯微技術(shù)，可大幅降低因光點(diǎn)重迭而產(chǎn)生橫向干擾(cross talk)的噪聲，使得本發(fā)明的系統(tǒng)不僅可取得較高深度量測(cè)準(zhǔn)確度的待測(cè)物表面輪廓信息，同時(shí)具有高解析的量測(cè)效果。
文檔編號(hào)G01B11/24GK102749027SQ20111010862
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者吳泳霖, 張奕威, 陳亮嘉 申請(qǐng)人:陳亮嘉