[發明專利]具有同步數據采集機制的光學測量系統

有效

• 申請號: 201410060689.7
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN104864958B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 邱青菊;高海軍;黨江濤;王勇;郭一鳴
• 申請（專利權）人: 睿勵科學儀器（上海）有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 鄭立柱

技術領域

本發明涉及光學測量系統，特別是一種具有同步數據采集機制的光學測量系統。

背景技術

光譜型橢偏儀是一種用于探測薄膜厚度、光學常數以及材料微結構的光學測量設備。橢偏儀是一種無損的測量方法。近年來，橢偏測量技術與微型計算機相結合，達到了測量步驟簡化及計算更為迅速的效果，使這一古老的方法獲得了新生。它在各個領域中，如物理、化學、材料和照相科學、生物學以及光學、半導體、機械、冶金和生物醫學工程中得到了廣泛的應用。

光譜型橢偏儀需要得到驗偏器在不同角度位置下的光譜信號，探測器采集的光譜數據只有與驗偏器的光軸位置相對應，才能夠計算分析出正確的結果。采用定點采集的方式是將探測器探測光譜信號與驗偏器旋轉電機分開處理，耗費時間多，而且采集到的信息不完全。另一種方法則是通過首先確定探測器采集初始時刻的光軸位置，再通過計算的方法確定采集過程中任意時刻的光軸位置。

現有的方法普遍以電機轉速穩定為前提條件，實際上電機轉速一般都比較高且不可能達到絕對的穩定。轉速穩定性即便達到千分之一，造成的電機光軸位置誤差也是相當大的。因此由電機轉速不穩定造成的光軸位置計算誤差對于分析結果是不可忽略的。

因此，亟需一種能夠實現對光譜數據和驗偏器光軸位置進行同步采集的系統和方法。

發明內容

對于現有的光譜數據和驗偏器光軸位置的采集方法，往往受不穩定的電機轉速影響，因此容易產生誤差。

為了彌補現有技術的以上缺點，本項目提出了一種能夠對光譜數據和驗偏器光軸位置進行同步采集的系統和方法。

根據本發明的第一個方面，提供了一種光學測量系統，包括探測單元，用于采集反射自樣品表面的光譜數據；運動單元，用于調整入射至所述探測單元的所述光譜數據，并記錄與所述光譜數據相對應的第一位置信息；以及工控單元，用于接收來自所述探測單元光譜數據，并用于控制所述運動單元對入射至所述探測單元的所述光譜數據進行調整；其中，所述探測單元通過硬件觸發方式以觸發所述運動單元記錄所述第一位置信息，所述運動單元通過硬件觸發方式以觸發所述探測單元開始或停止采集所述光譜數據。

工控單元可以是，但不限于嵌入式工控機、DSP、ARM中的一種。

根據本發明的一個實施例，所述探測單元在采集所述光譜數據的同時，還發出第一觸發信號至所述運動單元，以觸發所述運動單元記錄所述第一位置信息。

如此，光譜數據的采集時間與第一位置信息的記錄時間將具有固定的時間差，且該時間差將十分地小。

根據本發明的一個實施例，所述運動單元包括驗偏器和運動控制卡，其中，所述運動控制卡基于所述第一觸發信號記錄所述第一位置信息，并基于來自所述工控單元的控制指令控制所述驗偏器和起偏器的工作狀態，從而調整入射至所述探測單元的光束。

根據本發明的一個實施例，所述第一觸發信號為脈沖信號。

根據本發明的一個實施例，當所述驗偏器的光軸到達指定位置時，發出第二觸發信號以觸發所述探測單元開始采集所述光譜數據。

根據本發明的一個實施例，所述工控單元還用于對所述探測單元的積分時間、采集次數進行預設，并且將所述探測單元的觸發模式設置為硬件觸發模式。

根據本發明的一個實施例，當所述運動單元記錄的所述第一位置信息的數量達到所述探測單元的預設的采集次數時，所述運動單元發出第三觸發信號，以觸發所述探測單元停止采集所述光譜數據。

如此，實現了光譜數據與第一位置信息之間一一對應的關系。

根據本發明的一個實施例，光學測量系統還包括信號轉換單元，分別與所述運動單元、探測單元通信連接，用于對來自所述運動單元或所述探測單元的輸入信號進行調整，以輸出能夠觸發所述探測單元或所述運動單元的輸出信號。

如此，提高了所述光學測量系統的通用性，當運動單元與探測單元的觸發信號要求不同時，信號轉換單元能夠根據將其接收到的信號轉換為符合運動單元和／或探測單元要求的觸發信號。

根據本發明的一個實施例，所述第一位置信息包括所述探測單元采集所述光譜數據時對應的所述驗偏器的光軸位置。

本發明另一方面，還提出了一種用于光學測量系統的同步數據采集方法，包括：A.設置探測單元、運動單元的工作參數；B.通過所述探測單元采集光譜數據，同時發出第一觸發信號至所述運動單元；C.通過所述運動單元記錄與采集的所述光譜數據相對應的第一位置信息；D.當所述光譜數據的數量達到預設值時，停止采集光譜數據。