[發明專利]用于測量對象的位置的光學裝置

有效

• 申請號: 201611179066.7
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106895780B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 文森特·克羅凱特;珍-弗朗索瓦·阿勒芒;蒂博·維埃耶
• 申請（專利權）人: 巴黎科學與文學聯大-拉丁校區;國家科學研究中心;皮埃爾和瑪利居里大學(巴黎第六大學);狄德羅-巴黎第七大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊生平;任慶威

1.一種用于測量對象(B)沿著第一軸(z)的位置的光學裝置(1)，所述對象(B)經受由光源(2,21,22)發射的光輻射，所述光學裝置(1)包括：

-光學成像系統(5)，其包括用于收集被對象(B)散射的光輻射的物鏡(53)，所述物鏡(53)具有平行于第一軸(z)延伸的光軸(O)，

-透射掩膜(8)，其至少具有第一小孔(81,83)和第二小孔(82,84)，第一小孔和第二小孔沿著垂直于第一軸(z)的第二軸(x)相互間隔開，所述透射掩膜(8)被布置成從而讓被對象(B)散射的輻射的第一部分(R1)和輻射的第二部分(R2)分別地通過第一小孔和第二小孔，同時阻擋未被對象散射的由光源發射的輻射的一部分(R3)，

-分離布置(9)，其用于沿著垂直于第一軸和第二軸的第三軸(y)而在相反的方向上將來輻射的第一部分(R1)與輻射的第二部分(R2)分離，以及

-檢測器(6)，其具有檢測器平面(61)，所述檢測器(6)適合于生成包括第一光斑(S1)和第二光斑(S2)的圖像，第一光斑(S1)和第二光斑(S2)表示撞擊檢測器平面(61)的輻射的已分離的第一部分(R1)和第二部分(R2)，

其中，對象(B)沿著第一軸(z)相對于成像系統的對象平面的位置變化引起第一光斑(S1)和第二光斑(S2)沿著第二軸(x)相對于彼此的位置變化。

2.根據權利要求1所述的光學裝置，其中，所述第一小孔(81,83)和第二小孔(82,83)被對稱地布置在第一軸(z)的相對側。

3.根據權利要求1和2中的任一項所述的光學裝置，包括處理模塊(7)，其用于處理由檢測器(6)生成的圖像，所述處理模塊(7)被配置成用于：

-確定圖像中的第一光斑(S1)的中心的位置，

-確定圖像中的第二光斑(S2)的中心的位置，以及

-基于第一光斑(S1)的中心的位置和第二光斑(S2)的中心的位置來計算對象(B)沿著第一軸(z)的位置。

4.根據權利要求3所述的光學裝置，其中，所述處理模塊(7)被配置成用于通過計算光斑的平均輪廓的自動卷積的最大值來確定每個光斑的中心的位置。

5.根據權利要求3所述的光學裝置，其中，所述處理模塊(7)被配置成用于根據圖像上的光斑(S1、S2)的位置來確定對象(B)沿著第二軸(x)和/或沿著第三軸(y)的位置。

6.根據權利要求1和2中的任一項所述的光學裝置，其中，所述透射掩膜(8)包括將輻射的第一部分(R1)劃分成兩個第一射束(R11,R12)的第一對小孔(81,83)以及將輻射的第二部分(R2)劃分成兩個第二射束(R21,R22)的第二對小孔(82,84)，并且其中，所述兩個第一射束(R11,R12)相互干涉，從而在第一光斑(S1)內產生第一干涉圖，并且所述兩個第二射束(R21,R22)相互干涉，從而在第二光斑(S2)內產生第二干涉圖。

7.根據權利要求6所述的光學裝置，包括用于處理由檢測器(6)生成的圖像的處理模塊(7)，所述處理模塊(7)被配置成用于確定沿著第二軸(x)的第一干涉圖與第二干涉圖之間的空間相移，并且用于基于所述空間相移來確定對象(B)沿著第一軸(z)的的位置。

8.根據權利要求7所述的光學裝置，其中，所述空間相移的確定包括：

-生成表示沿著第二軸(x)的第一光斑(S1)的強度的空間變化的第一特征信號，

-生成表示沿著第二軸(x)的第一光斑(S2)的強度的空間變化的第二特征信號，以及

-確定第一特征信號的第一參考點，在該處，第一特征信號的相位在第一特征信號的振幅的最大值附近是等于零的，

-確定第二特征信號的第二參考點，在該處，第二特征信號的相位在第二特征信號的振幅的最大值附近是等于零的，

-將第一干涉圖和第二干涉圖之間的空間相移確定為第一點與第二點之間的沿著第二軸(x)的距離。