[發明專利]即時檢測全場厚度的光學裝置

有效

• 申請號: 201610569125.5
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN107543502B
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 王偉中;宋泊锜
• 申請（專利權）人: 王偉中
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種即時檢測全場厚度的光學裝置，適用于即時檢測平面待測件的全場厚度，該光學裝置包含兩個光源單元、兩個屏幕、兩個影像擷取器、及一影像處理模塊，其特征在于：所述光源單元分別產生斜向行進至該平面待測件的參考點的第一入射光，以產生第一干涉條紋，及斜向行進至該參考點的第二入射光，以產生第二干涉條紋，該第一入射光與該第二入射光為點擴束且具有相干性的球面光波，且該第一入射光于該參考點的入射向量與該第二入射光于該參考點的入射向量彼此不重疊，所述屏幕分別用于將該第一干涉條紋與該第二干涉條紋成像于所述屏幕上，定義由該參考點沿法線遠離該平面待測件延伸的第一延伸線，所述光源單元至該第一延伸線的距離相等，且該第一入射光與該第二入射光于該參考點的斜向入射角度相同，所述影像擷取器分別設置于該兩個屏幕之上，用于擷取該兩個屏幕上的干涉條紋的光強影像，該影像處理模塊與所述影像擷取器連接，用于將該第一干涉條紋與該第二干涉條紋的光強影像轉換成數字信號，計算得知該參考點的整數級條紋級次，以取得該平面待測件的全場厚度分布。

2.如權利要求1所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：該影像處理模塊由該第一干涉條紋及該第二干涉條紋中萃取出二絕對相位與在該參考點(x₀,y₀)時，所述絕對相位與該第一干涉條紋與該第二干涉條紋的整數級條紋級次N₁(x₀,y₀)與N₂(x₀,y₀)、及該第一干涉條紋與該第二干涉條紋的兩相對相位與的關系表示為及且由得N₁(x₀,y₀)＝N₂(x₀,y₀)。

3.如權利要求2所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：該第一入射光的斜向入射角度為θ_i1、該第二入射光的斜向入射角度為θ_i2、該光源單元的光波長為λ，及該平面待測件的折射率為n，該平面待測件的相對該第一干涉條紋與該第二干涉條紋的厚度t(x,y)分別表示為以下厚度表示式：

其中，A₁(x,y)與A₂(x,y)為分別對應該第一干涉條紋與該第二干涉條紋的及聯合計算該兩個厚度表示式而得N₁(x₀,y₀)，再將該平面待測件的任一點的N₁(x₀,y₀)代入其中的一厚度表示式，以求得該平面待測件的厚度。

4.如權利要求1所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：定義分別由所述光源單元往該第一延伸線延伸的第二延伸線與第三延伸線，且該第一延伸線與該第二延伸線成角度相交于第一交點，而該第一延伸線與該第三延伸線成角度相交于第二交點。

5.如權利要求4所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：該第一交點與該第二交點至該參考點的距離皆為L，該第一交點至延伸形成該第二延伸線的該光源單元的距離為D₁，而該第二交點至延伸形成該第三延伸線的該光源單元的距離為D₂，且D₁＝D₂＝D。

6.如權利要求5所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：該第一入射光與該第二入射光的斜向入射角度分別為θ_i1與θ_i2，且

7.如權利要求1所述的即時檢測全場厚度的光學裝置，其特征在于：每一個該光源單元包括激光光源、光束提升轉折器及空間濾波擴束器，該光束提升轉折器設置于該激光光源與該空間濾波擴束器之間，該激光光源發出的光經由該光束提升轉折器至該空間濾波擴束器而形成該第一入射光與該第二入射光。