光學(xué)測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)測量裝置，用于測量物體的表面特性，光學(xué)測量裝置包含光學(xué)穿透模塊、光學(xué)測量模塊及數(shù)據(jù)處理模塊。光學(xué)穿透模塊設(shè)置于物體的前方并具有至少一光學(xué)系數(shù)。光學(xué)測量模塊傳送至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊并射至物體的表面，且經(jīng)表面反射后的至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊而形成回饋信號，光學(xué)測量模塊接收回饋信號。數(shù)據(jù)處理模塊耦接于光學(xué)測量模塊，其中數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)回饋信號與至少一光學(xué)系數(shù)得到表面特性。
【專利說明】光學(xué)測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種光學(xué)測量裝置；具體而言，本發(fā)明是關(guān)于一種能夠應(yīng)用于具高反射性物體并降低測量誤差的光學(xué)測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]非破壞性檢測(Nondestructive Testing, NDT)是以不破壞待測物為目的,通過聲音、電波、磁力、光線等媒介(Medium)檢測物體。此外，非破壞性檢測具有不直接碰觸待測物的優(yōu)點，不僅應(yīng)用于土木及精密產(chǎn)業(yè)，更受生醫(yī)領(lǐng)域廣泛使用。一般而言，非破壞性檢測包含超音波檢測、磁粒檢測、紅外線檢測、雷達檢測、光學(xué)檢測或其他檢測。實際上，部分檢測方式仍不盡完善，像是媒介能量不足、準確度不高、檢測范圍有限等。
[0003]在實際情況中，光學(xué)檢測極具發(fā)展性，足以彌補上述缺點。此外，研發(fā)人員不斷改良光學(xué)檢測裝置，期望提升檢測品質(zhì)，進而擴大測量領(lǐng)域。進一步而論，光學(xué)檢測除具有非破壞性檢測以及即時測量的優(yōu)點外，更具備高精確度。具體而言，光學(xué)干涉檢測是為現(xiàn)行常用方法，通過光程差特性以進行各種精密測量。
[0004]然而，原用于生醫(yī)檢測的光學(xué)干涉檢測裝置用于工業(yè)領(lǐng)域時，因待測物具有高反射率、不易透光或完全不透光，往往提高測量的困難度，產(chǎn)生較大的測量誤差。綜合上述諸多因素，如何設(shè)計兼具有高精確度并適用于各種待測物的光學(xué)檢測裝置，尤其能夠測量具高反射率待測物的光學(xué)檢測裝置，為本發(fā)明的主要貢獻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種能夠用于金屬物并提升檢測良率的光學(xué)測量裝置。
[0006]于一方面，本發(fā)明提供一種具有光學(xué)穿透模塊的光學(xué)測量裝置，可降低測量誤差。
[0007]于一方面，本發(fā)明提供一種可調(diào)整測量模式的光學(xué)測量裝置，以提升檢測良率。
[0008]于另一方面，本發(fā)明提供一種可降低光反射率的光學(xué)測量裝置，能夠測量高反射率待測物。
[0009]本發(fā)明的一方面在于提供一種光學(xué)測量裝置，用于測量物體的表面特性，尤其是包含高反射性表面的物體。光學(xué)測量裝置包含光學(xué)穿透模塊、光學(xué)測量模塊及數(shù)據(jù)處理模塊。
[0010]需說明的是，光學(xué)穿透模塊設(shè)置于物體的前方并具有至少一光學(xué)系數(shù)。光學(xué)測量模塊傳送至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊并射至物體的表面，且經(jīng)表面反射后的至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊而形成回饋信號，光學(xué)測量模塊接收回饋信號。數(shù)據(jù)處理模塊耦接于光學(xué)測量模塊，其中數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)回饋信號與至少一光學(xué)系數(shù)得到表面特性。
[0011]在實際應(yīng)用中，光學(xué)測量裝置進一步包含控制模塊，其中控制模塊耦接于數(shù)據(jù)處理模塊與光學(xué)穿透模塊，根據(jù)表面特性決定測量模式。換言之，控制模塊能夠視物體的表面狀況改變測量的方式，以決定最佳化的測量模式。值得注意的是，光學(xué)穿透模塊具有不同的光學(xué)系數(shù)，而控制模塊可依已知的光學(xué)系數(shù)及測得的回饋信號輸出合適的測量模式。
[0012]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)測量裝置是利用光學(xué)穿透模塊具有至少一光學(xué)系數(shù)，且控制模塊比對回饋信號及光學(xué)系數(shù)以得到表面特性。此外，光學(xué)測量裝置通過光學(xué)穿透模塊控制反射光強度，故能夠測量具高反射性表面的待測物。在實際應(yīng)用中，光學(xué)測量裝置依據(jù)表面特性，不但能選擇性地改變測量模式，有效進行最佳化的測量方式，故能夠測量各種反射率的物體表面。
[0013]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的實施例示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的光學(xué)測量模塊的實施例示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明的光學(xué)穿透模塊的另一實施例示意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖。
[0021]主要元件符號說明:
[0022]1、IA?ID:光學(xué)測量裝置700:轉(zhuǎn)動軸
[0023]2:物體
[0024]10、10A:光學(xué)穿透模塊
[0025]20:光學(xué)測量模塊
[0026]22:表面
[0027]30:數(shù)據(jù)處理模塊
[0028]40:控制模塊
[0029]50:光信號
[0030]50A:第一光信號
[0031]50B:第二光信號
[0032]5IB:第二光程差信號
[0033]60:移動模塊
[0034]70:轉(zhuǎn)動模塊
[0035]110:光學(xué)層
[0036]120A:流體光學(xué)層
[0037]120B:膠體光學(xué)層
[0038]120C:薄膜光學(xué)層
[0039]210:分光單元
[0040]220:光程差單元
【具體實施方式】[0041]根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，提供一種光學(xué)測量裝置，用于測量物體的表面特性。于此實施例中，光學(xué)測量裝置可以是光學(xué)表面測量裝置，尤其是光學(xué)干涉儀表面測量裝置。
[0042]請參照圖1，圖1為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置I的實施例示意圖。如圖1所示，光學(xué)測量裝置I包含光學(xué)穿透模塊10、光學(xué)測量模塊20及數(shù)據(jù)處理模塊30。在此實施例中，光學(xué)穿透模塊10設(shè)置于物體2的前方并具有至少一光學(xué)系數(shù)。需說明的是，物體2為測量對象。至于物體2的種類，可以是任意物體，尤其是包含高反射性表面的物體，包含金屬、生物體、植物、生物器官，并無特定的限制。換句話說，光學(xué)穿透模塊10可以降低物體2的反射光信號強度，故能夠測量高反射性表面的表面特性。在實際情況中，光學(xué)穿透模塊10的設(shè)置位置較佳相鄰或緊鄰于物體2的表面22，但不以此為限。需說明的是，光學(xué)穿透模塊10的較佳選自透光性材料，包含但不限于亞克力、塑料、玻璃、娃膠、光阻材料及上述材料的任意組合。此外，至少一光學(xué)系數(shù)包含穿透系數(shù)、吸收系數(shù)、反射系數(shù)或其組合。舉例而言，若為穿透系數(shù)，其介于O至0.99之間，較佳介于0.1至0.75之間，但不以此為限。
[0043]在實際應(yīng)用中，光學(xué)測量模塊20傳送至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊10并射至物體2的表面22，且經(jīng)表面22反射后的至少一光信號穿透光學(xué)穿透模塊10而形成回饋信號，光學(xué)測量模塊20接收回饋信號。如圖1所示，數(shù)據(jù)處理模塊30耦接于光學(xué)測量模塊20，其中數(shù)據(jù)處理模塊30根據(jù)回饋信號與至少一光學(xué)系數(shù)得到表面特性。換言之，光學(xué)測量裝置I通過數(shù)據(jù)處理模塊30對照回饋信號與光學(xué)系數(shù)的關(guān)系，進而計算物體2的表面特性結(jié)果。值得注意的是，表面特性可以是表面輪廓、粗糙度、各表層深度或厚度。
[0044]值得注意的是，光學(xué)測量模塊20可以是任意形式的光學(xué)測量裝置，包含光學(xué)干涉儀、近場光學(xué)顯微儀、光學(xué)頻譜儀，其中光源可以是激光光源、發(fā)光二極管光源、紅外線光源。在此實施例中，光學(xué)測量模塊20為光學(xué)干涉儀測量裝置，但不以此例為限。
[0045]請參照圖2,圖2為本發(fā)明的光學(xué)測量模塊20的實施例示意圖。如圖2所示,光學(xué)測量模塊20包含分光單元210及光程差單元220。舉例而言，分光單元210將至少一光信號50分為第一光信號50A及第二光信號50B,其中第一光信號50A穿透光學(xué)穿透模塊10并射至表面22以產(chǎn)生第一反射光信號。在實際情況中，分光單兀210可以是任意形式的分光元件，例如分光鏡或三棱鏡，并無特定的限制。此外，第二光信號50B射至光程差單元220以產(chǎn)生第二光程差信號51B，第二光程差信號51B穿透光學(xué)穿透模塊10并射至表面22以產(chǎn)生第二反射光信號，而第一反射光信號及第二反射光信號穿透光學(xué)穿透模塊10以形成回饋信號。需說明的是，光程差單元220用以產(chǎn)生光信號的相位差，通過不同相位差的光信號以形成干涉，進而達到測量表面的功效。此外，光程差單元220可以是液晶元件、電致變色元件、壓電元件、偏振元件或上述材料的任意組合，但不以此為限。
[0046]換句話說，光學(xué)測量模塊20使用分光單元210進行分光且通過光程差單元220產(chǎn)生光程差，并通過第一反射光信號及第二反射光信號以形成回饋信號，進而得到物體2的表面特性。需說明的是，圖2中光學(xué)測量模塊20是基于光程差特性進行表面測量。然而，在其他實施例中，光學(xué)測量模塊20能夠使用不同的光學(xué)特性達到測量表面的功效，并無特定的限制。
[0047]在其他實施例中，光學(xué)測量模塊20可以是原用于生醫(yī)檢測的光學(xué)干涉模塊，能夠測量包含高透光性表面的待測物。舉例而言，上述待測物可以是眼睛或其他易透光的待測物。然而，若光學(xué)測量裝置I僅使用光學(xué)測量模塊20測量包含高反射率表面、不易透光或完全不透光的待測物時，測量結(jié)果容易產(chǎn)生誤差。進一步而論，光學(xué)測量裝置I是通過光學(xué)穿透模塊10降低反射光強度，以具有高準確度的測量結(jié)果。此外，本發(fā)明的光學(xué)穿透模塊10能夠直接應(yīng)用于一般生醫(yī)檢測裝置或一般透光組織檢測裝置，不僅無須大幅修改上述檢測裝置的測量結(jié)構(gòu)，更具有降低成本及提高使用便利度的功效。
[0048]請參照圖3，圖3為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置IA的另一實施例示意圖。如圖3所示，光學(xué)測量裝置IA進一步包含控制模塊40，其中控制模塊40耦接于數(shù)據(jù)處理模塊30與光學(xué)穿透模塊10，根據(jù)表面特性決定測量模式。在實際情況中，決定測量模式的方式可以是手動測量或自動測量。舉例而言，使用者能夠手動控制測量模式，或是依照測量的表面特性結(jié)果而手動控制測量模式。此外，光學(xué)測量裝置IA能夠通過控制模塊40根據(jù)測量的表面特性自動決定測量模式。在此實施例中，測量模式包含但不限于平面測量模式及立體測量模式，而上述測量模式較佳應(yīng)用于大面積的表面。此外，控制模塊40能夠根據(jù)表面特性調(diào)整光學(xué)性質(zhì)。換言之，光學(xué)測量裝置IA能夠依照表面的光學(xué)特性，通過控制模塊調(diào)整光學(xué)穿透模塊10的光學(xué)結(jié)構(gòu)，以提供更合適的測量方式。
[0049]圖4為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖。如圖4所示，光學(xué)測量裝置IB的光學(xué)穿透模塊IOA包含至少一光學(xué)層110，其中每一個光學(xué)層110分別具有至少一光學(xué)系數(shù)，且控制模塊40根據(jù)表面特性控制或調(diào)整至少一光學(xué)層110。于實際應(yīng)用中，至少一光學(xué)層110包含流體光學(xué)層、薄膜光學(xué)層、膠體光學(xué)層、固體光學(xué)層或其組合。進一步而論，光學(xué)測量裝置IB可依照欲測量的表面特性而選擇使用合適的光學(xué)層110，其中每一個光學(xué)層110具有不同的光學(xué)特性。舉例而論，此外，每一個光學(xué)層110都可以是層狀殼體，且殼體內(nèi)部具有容置空間，其中容置空間能夠容置流體、固體、膠體或其組合，以形成不同性質(zhì)的光學(xué)層110。
[0050]舉例而言，如圖4所示，流體及膠體分別容置于不同的光學(xué)層110以形成流體光學(xué)層120A及膠體光學(xué)層120B，其中流體光學(xué)層120A及膠體光學(xué)層120B具有不同的光學(xué)系數(shù)。換言之，當光學(xué)測量裝置IB測量表面22，根據(jù)回饋信號及光學(xué)系數(shù)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)超過測量范圍，像是反射率過高、吸收率過高，則控制模塊40根據(jù)表面特性手動調(diào)整或自動調(diào)整光學(xué)層110。需說明的是，光學(xué)層110的光學(xué)系數(shù)包含穿透系數(shù)、吸收系數(shù)、反射系數(shù)或其組合。舉例而言，在此實施例中，穿透系數(shù)的范圍介于0.01?0.99之間；若物體2的反射率過高而超過光學(xué)測量裝置IB的測量范圍，則控制模塊40調(diào)整光學(xué)層110，以提供具較低穿透系數(shù)(像是0.3)的光學(xué)層110，進而得到測量結(jié)果。
[0051]在其他實施例中，光學(xué)穿透模塊可以貼附或涂布的方式共形覆蓋于表面。換言之，光學(xué)穿透模塊與表面的幾何外部輪廓具共同形狀。請參照圖5，圖5為本發(fā)明的光學(xué)穿透模塊的另一實施例示意圖；如圖5所示，光學(xué)穿透模塊包含薄膜光學(xué)層120C，其中薄膜光學(xué)層120C是以貼附的方式共形覆蓋于表面22。換言之，薄膜光學(xué)層120C通過貼附于表面22，不但大幅減少光學(xué)穿透模塊與物體2的間隙以避免空氣影響測量，更能提高測量的準確度。此外，當薄膜光學(xué)層120C或其他類型光學(xué)層覆蓋于表面22時，對于光學(xué)測量裝置I而言，薄膜光學(xué)層120C及物體2模擬于具數(shù)個組織層的測量對象。換言之，薄膜光學(xué)層120C的光學(xué)系數(shù)為已知參數(shù)，光學(xué)測量裝置I能夠扣除薄膜光學(xué)層120的光學(xué)系數(shù)以取得物體2的表面特性。
[0052]請參照圖6，圖6為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖。如圖6所示，光學(xué)測量裝置IC進一步包含移動模塊60，其中移動模塊60耦接至光學(xué)測量模塊20及控制模塊40。在此實施例中，移動模塊60更連接至光學(xué)穿透模塊10。在實際情況中，移動模塊60可以是電動滑軌組、電動載具或其他電動移動裝置，并無特定的限制。在實際情況中，光學(xué)測量模塊20及光學(xué)穿透模塊10需移動以測量較大面積的表面。在此實施例中，若控制模塊40所決定的測量模式為平面測量模式，控制模塊40輸出平面測量模式至移動模塊60，使光學(xué)測量模塊20及光學(xué)穿透模塊10沿著表面22移動并針對表面22進行平面測量。舉例而言，移動模塊60可以連接并帶動光學(xué)測量模塊20及光學(xué)穿透模塊10移動，同時通過控制模塊40輸出平面測量模式，以使光學(xué)測量模塊20隨著移動模塊60的位移以測量表面的不同區(qū)域。相較于其他光學(xué)測量裝置，光學(xué)測量裝置IC能夠通過移動模塊60進行移動，可以進行一維方向的掃瞄測量，更能針對大面積的表面進行完整測量。
[0053]請參照圖7，圖7為本發(fā)明的光學(xué)測量裝置的另一實施例示意圖。如圖7所示，光學(xué)測量裝置ID包含轉(zhuǎn)動模塊70，其中轉(zhuǎn)動模塊70耦接至控制模塊40并具有轉(zhuǎn)動軸700。需說明的是，轉(zhuǎn)動軸700連接于物體2。具體而論，轉(zhuǎn)動軸能夠以夾合、卡勾或其他卡合方式連接于物體2，并無特定的限制。此外，若控制模塊40所決定的測量模式為立體測量模式，控制模塊40輸出立體測量模式至轉(zhuǎn)動模塊70，轉(zhuǎn)動模塊70的轉(zhuǎn)動軸700旋轉(zhuǎn)帶動物體2，使得光學(xué)測量模塊20針對表面22進行立體測量。相對于光學(xué)測量裝置I?1C，光學(xué)測量裝置ID能夠進行大范圍的掃瞄測量，更針對物體2的表面22進行多個區(qū)域的測量。
[0054]相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)測量裝置是利用光學(xué)穿透模塊具有至少一光學(xué)系數(shù)，且控制模塊比對回饋信號及光學(xué)系數(shù)以得到表面特性。在實際應(yīng)用中，光學(xué)測量裝置依據(jù)表面特性，不但能選擇性地改變測量模式，有效進行最佳化的測量方式，故能夠測量各種反射率的物體表面。
[0055]通過以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所公開的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)測量裝置，用于測量一物體的一表面特性，其特征在于，該光學(xué)測量裝置包含: 一光學(xué)穿透模塊，設(shè)置于該物體的前方并具有至少一光學(xué)系數(shù)； 一光學(xué)測量模塊，傳送至少一光信號穿透該光學(xué)穿透模塊并射至該物體的一表面，且經(jīng)該表面反射后的該至少一光信號穿透該光學(xué)穿透模塊而形成一回饋信號，該光學(xué)測量模塊接收該回饋信號；以及 一數(shù)據(jù)處理模塊，耦接于該光學(xué)測量模塊，其中該數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)該回饋信號與該至少一光學(xué)系數(shù)得到該表面特性。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)測量裝置進一步包含: 一控制模塊，耦接于該數(shù)據(jù)處理模塊與該光學(xué)穿透模塊，根據(jù)該表面特性決定一測量模式。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)穿透模塊包含: 至少一光學(xué)層，該至少一光學(xué)層分別具有該至少一光學(xué)系數(shù)，且該控制模塊根據(jù)該表面特性控制或調(diào)整該至少一光學(xué)層。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該至少一光學(xué)層包含一流體光學(xué)層、一薄膜光學(xué)層、一膠體光學(xué)層、一固體光學(xué)層或其組合。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)穿透模塊的材料可選自亞克力、塑料、玻璃、硅膠、光阻材料及上述材料的任意組合。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該至少一光學(xué)系數(shù)包含穿透系數(shù)、吸收系數(shù)、反射系數(shù)或其組合。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)穿透模塊可以貼附或涂布的方式共形覆蓋于該表面。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)測量模塊包含: 一分光單元，將該至少一光信號分為一第一光信號及一第二光信號，其中該第一光信號穿透該光學(xué)穿透模塊并射至該表面以產(chǎn)生一第一反射光信號；以及 一光程差單元，其中該第二光信號射至該光程差單元以產(chǎn)生一第二光程差信號，該第二光程差信號穿透該光學(xué)穿透模塊并射至該表面以產(chǎn)生一第二反射光信號，而該第一反射光信號及該第二反射光信號穿透該光學(xué)穿透模塊以形成該回饋信號。
9.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)測量裝置進一步包含: 一移動模塊，耦接至該光學(xué)測量模塊及該控制模塊，若該控制模塊所決定的該測量模式為一平面測量模式，該控制模塊輸出該平面測量模式至該移動模塊，使該光學(xué)測量模塊沿著該表面移動并針對該表面進行平面測量。
10.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)測量裝置，其特征在于，該光學(xué)測量裝置進一步包含: 一轉(zhuǎn)動模塊，耦接至該控制模塊并具有一轉(zhuǎn)動軸，其中該轉(zhuǎn)動軸連接于該物體，若該控制模塊所決定的該測量模式為一立體測量模式，該控制模塊輸出該立體測量模式至該轉(zhuǎn)動模塊，該轉(zhuǎn)動模塊的該轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)帶動該物體，使得該光學(xué)測量模塊針對該表面進行一立體測量。
【文檔編號】G01N21/45GK103575657SQ201310237895
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】王威, 顏孟新, 周忠誠 申請人:明達醫(yī)學(xué)科技股份有限公司