[发明专利]光学系统及使用该系统的物体表面三维形貌侦测方法

权利要求书

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

一光源模块，用以产生至少一点光源；

一物镜，用以将该至少一点光源投射至一物体表面或内部光反射接口的至少一位置；

一影像捕获设备，用以接收由该至少一位置反射的至少一反射物光，以产生相应的一光学绕射影像，其具有至少一光学绕射图案，每一光学绕射图案对应该物体表面或内部光反射接口上的一形貌深度位置；以及

一控制与计算单元，将该光学绕射影像中对应每一形貌深度位置的光学绕射图案与多个光学绕射图案样本进行运算，以决定每一物体表面或内部光反射接口位置的形貌深度。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，该光源模块还包括：

一光源，用以产生一入射光；

一准直镜组，用以将该入射光准直；以及

一光调制单元，用以将该准直入射光调制成该至少一点光源。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，其进一步包括有一分光组件，该分光组件设置在该准直镜组以及该光调制单元之间，该物镜为一色散物镜，其中，该入射光经过该分光组件投射至该光调制单元，该光调制单元将入射光调制成至少一点光源，再反射至该准直镜组，进而将该至少一点光源准直而导引至该色散物镜，该色散物镜将点光源色散之后而投射至该物体表面或内部光反射接口，从而产生该反射物光，该反射物光循原光路，再次投射至该光调制单元，该光调制单元再将该反射物光反射至该分光组件，该分光组件将该反射物光分光导引至该影像捕获设备。

4.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，该光调制单元为数字微型反射镜组件或硅基液晶组件。

5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，该入射光为宽带光或单频光。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，该控制与计算单元将每一光学绕射图案与该多个光学绕射图案样本进行运算，使得每一光学绕射图案产生相对于该多个光学绕射图案样本的多个正规化互相关数值，每一个正规化互相关的数值对应一个深度，该控制与计算单元以最大的正规化互相关值所对应的深度为相对应光学绕射图案的物体表面或内部光反射接口上位置的形貌深度。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，该至少一点光源构成一维的点光源阵列或二维的点光源阵列。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，每一点光源之间相距一距离，从而不产生串扰。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，该控制与计算单元控制该光源模块产生多个点光源，以完成准单击的全局式表面三维形貌扫描，进而取得一张关于待测物表面的多个位置的光学绕射影像。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，该物镜为一色散物镜，该影像捕获设备为一彩色影像捕获设备，用以产生多个光学绕射影像，每一光学绕射影像为对应一种波长的光在其深度聚焦位置所形成的一光学绕射影像。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其特征在于，该色散物镜为一折射式色散物镜或光学绕射式色散物镜。

12.一种物体表面或内部光反射接口三维形貌侦测方法，其特征在于，包括有下列步骤：

产生至少一点光源；

以一物镜将该至少一点光源投射至一物体表面或内部光反射接口的至少一形貌深度位置；

使该至少一形貌深度位置反射的至少一反射物光通过该物镜；

将该至少一反射物光导引至一影像捕获设备；

该影像捕获设备感测该至少一反射物光而产生一光学绕射影像，其具有对应该至少一形貌深度位置的至少一光学绕射图案；以及

从该光学绕射影像中分别撷取该至少一光学绕射图案，并将每一光学绕射图案与多个光学绕射图案样本进行运算，以决定对应每一物体表面或内部光反射接口位置的形貌深度。

13.根据权利要求12所述的物体表面或内部光反射接口三维形貌侦测方法，其特征在于，该至少一点光源构成一维的点光源阵列或二维的点光源阵列。