[发明专利]光学式表面轮廓扫描系统

说明书

技术领域

本发明是关于一种光学式表面轮廓扫描系统，投射光束以检测一待测物表面的轮廓。

背景技术

探针式测量装置是一种测量一待测物表面轮廓的装置，该探针式测量装置主要包含有一探针与一移动平台，该移动平台上设有一待测物。进行测量作业时，是由该探针直接接触该待测物的表面，同时控制该移动平台相对该探针移动，令该探针沿的一轨迹在该待测物表面滑行，由连接该探针的一控制器检测该探针的工作参数(例如受力大小)判断该待测物表面的轮廓。然而，若待测物表面硬度低于探针的硬度，或探针施加于待测物表面的力量过大，该探针往往会刮伤该待测物表面，造成使用的困扰；又探针进行测量时也会磨损或损坏，故探针属于消耗品，经常更换探针亦造成使用成本提高。

发明内容

本发明的目地是提供一种光学式表面轮廓扫描系统，利用光束与影像处理技术测量待测物表面的轮廓，以非接触方式进行表面轮廓测量，自然不会刮伤待测物。

本发明的技术方案是提供一种光学式表面轮廓扫描系统，包含有：

一光源装置，发出一检测光束；

一干涉反射镜，具有一干涉反射面；

一第一分光镜，设于该检测光束的光路中，将该检测光束同时投射到一待测物的表面与该干涉反射镜的干涉反射面而分别产生反射，其中该检测光束投射于该待测物的表面与该干涉反射面的反射在该第一分光镜中产生干涉后，该第一分光镜通过一输出光路投射该待测物表面干涉影像；

一第一取像装置，设于该第一分光镜的输出光路中，以从该第一分光镜接收该待测物表面干涉影像；以及

一影像处理装置，电连接该第一取像装置并存储有一参考干涉影像，该影像处理装置接收该待测物表面干涉影像，将该待测物表面干涉影像与该参考干涉影像相减而得到一差异影像，参照该差异影像以建立该待测物的表面轮廓。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该影像处理装置将该参考干涉影像对应于一参考点，该参考点具有一参考高度，该影像处理装置是根据该差异影像的绝对值计算相对于该参考点的一相对落差值；该影像处理装置是根据该差异影像判断该差异影像的属性；结合相对落差值与属性建立该待测物的表面轮廓。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，当该影像处理装置判断该差异影像属于一第一属性时，根据该差异影像定义一轮廓点，该轮廓点的高度是位于该参考点的参考高度减去该相对落差值的位置；当该影像处理装置判断该差异影像属于一第二属性时，根据该差异影像定义一轮廓点，该轮廓点的高度位于该参考点的参考高度加上该相对落差值的位置。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该影像处理装置根据使用者输入的控制指令判断该差异影像属于第一属性或第二属性。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该影像处理装置根据该差异影像中白色像素或黑色像素的总数量判断该差异影像属于第一属性或第二属性。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该系统还包含有一前置分光镜、一参考反射镜、一第二分光镜与一第二取像装置，该前置分光镜设于该检测光束的光路中，用以将该检测光束分为一第一子光束与一第二子光束；该参考反射镜，具有一参考反射面；该第二分光镜设于该第二子光束的光路中，将该第二子光束同时投射到该干涉反射镜的干涉反射面与该参考反射镜的参考反射面而分别产生反射，其中该第二子光束投射于该干涉反射面与参考反射面的反射在该第二分光镜中产生干涉后，该第二分光镜通过一输出光路投射一参考干涉影像；该第二取像装置电连接该影像处理装置且设于该第二分光镜的输出光路中，从该第二分光镜接收该参考干涉影像并传送到该影像处理装置中存储；该第一分光镜设于该第一子光束的光路中以投射该待测物表面干涉影像给该第一取像装置。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该光源装置与前置分光镜之间设有一空间滤波器。

如前所述的光学式表面轮廓扫描系统，该干涉反射面的法向量与该参考反射面的法向量彼此垂直。

本发明主要功效如下：本发明是以非接触方式进行待测物表面轮廓测量，自然不会刮伤待测物，且因不使用探针，自然不会有探针所衍生出的成本；本发明主要是通过获取影像以及由该影像处理装置进行数字影像演算，具有测量时间短、提升测量效率的优势；本发明主要由电脑控制，操作简易，对操作人员之技术要求不高；根据实验结果，本发明的测量精度可达0.15微米，符合大多数的使用场合；配合数字影像处理技术，大幅降低数字光斑所造成的干扰信号，获得较佳的影像品质。

附图说明

图1：本发明系统的电路方框示意图(一)。

图2：本发明系统的电路方框示意图(二)。