[发明专利]表面形貌测量系统

说明书

形貌测量系统使用成像盒，该成像盒由刚性光学元件和清澈的弹性感测表面形成，该感测表面被配置成从测量表面捕获高分辨率的形貌数据。成像盒可以被配置为系统的可移除的盒，使得包括刚性光学元件和弹性感测表面的成像盒可以作为单个整体组件而被移除和更换，该组件在在多次使用期间是鲁棒/稳定的，并且在需要或期望时是可容易地由用户更换的。该盒还可以有用地结合多个光成形和其他特征以支持最佳照明和图像捕获。

相关申请

本申请要求2017年3月6日提交的美国临时专利申请号62/467,783的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开一般涉及对于表面形貌测量系统的改进，该系统使用具有反射涂层的清澈弹性体（elastomer）来捕获目标表面的形貌图像，并且本公开更具体地涉及用于与这样的系统一起使用的可移除的盒（cartridge）。

背景技术

用于测量表面形貌的一种类型的高分辨率系统使用清澈弹性体，该弹性体具有设置在刚性光学基板上的反射涂层。尽管这样的系统有用地准许许多类型的精确、详细的表面测量，但是弹性体可能在多次使用的过程中脱层并且变得受损。同时，更换弹性体是易出错的，并且对于这样的系统的最终用户可能是有挑战性的。仍然存在针对便于最终用户快速且方便地进行弹性体更换的经改进的表面形貌测量系统的需要。

发明内容

形貌测量系统使用成像盒（imaging cartridge），该成像盒由刚性光学元件和清澈的弹性感测表面形成，该感测表面被配置成从测量表面捕获高分辨率的形貌数据。该成像盒可以被配置为系统的可移除的盒，使得成像盒（包括刚性光学元件和弹性感测表面）可以作为单个整体组件而被移除和更换，该组件在多次使用期间是鲁棒且稳定的，并且可由最终用户容易地更换。该盒还可以有用地结合多个光成形和其他特征以支持最佳照明和图像捕获。

在一方面，本文中公开的设备包括：光学元件，其具有包括刚性的光学透明材料的内部；光学元件的第一表面，该第一表面包括具有光学透明表面的区域，以用于通过光学元件捕获图像；光学元件的与第一表面相反的第二表面；穿过第一表面和第二表面的光学元件的中心轴；光学透明弹性体层，其被设置在第二表面上并且附接到第二表面，该层的与光学元件的第二表面相邻的第一侧具有与第二表面的第一折射率匹配的第二折射率，并且该层的与光学元件的第二表面相对的第二侧具有光学涂层，该光学涂层具有预定反射率；在第一表面与第二表面之间的光学元件的内部周围的侧壁，该侧壁包括一个或多个光成形特征，该光成形特征被配置成控制通过侧壁的对第二表面的照明；以及在光学元件的外部上的机械楔（key），以用于实施光学元件在成像系统的固定装置内的预定方位，该机械楔包括围绕中心轴的至少一个径向非对称特征，以用于实施光学元件在成像系统的固定装置内的独特旋转取向。