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TW202140995A - 表面輪廓測量系統 - Google Patents

表面輪廓測量系統 Download PDF

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TW202140995A
TW202140995A TW110111764A TW110111764A TW202140995A TW 202140995 A TW202140995 A TW 202140995A TW 110111764 A TW110111764 A TW 110111764A TW 110111764 A TW110111764 A TW 110111764A TW 202140995 A TW202140995 A TW 202140995A
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TW
Taiwan
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pinhole
pinholes
light
beam splitter
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Application number
TW110111764A
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English (en)
Inventor
方仲平
友仁 吴
Original Assignee
大陸商元素光電智能科技(蘇州)有限公司
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Publication date
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Abstract

本揭露一般關於一種物體(30)表面輪廓測量系統(20)，該系統(20)包含：一光源組件(100)，包含一寬頻光源(110)；一共焦顯微鏡組件(200)，包含                             一分束器(210)，用以將來自該寬頻光源(110)的均勻光導引至該物體(30)；一針孔裝置(220)，包含一陣列的針孔(222)，該針孔裝置(220)被配置以使來自該分束器(210)的所述均勻光通過該等針孔(222)至該物體(30)；一組入射光學元件(230)，用以將來自該針孔裝置(220)的所述均勻光導引至該物體(30)，並使通過該等入射光學元件(230)的所述均勻光造成色差；及該針孔裝置(220)被配置以使來自該物體(30)的反射光通過該等針孔(222)至該分束器(210)，所述反射光包含基於所述色差的該表面輪廓的光譜資訊；及一光學偵測組件(300)，包含一光學偵測器(310)，係接收來自該分束器(210)的所述反射光；及一組偵測光學元件(320)，係將來自該分束器(210)的所述反射光導引至該光學偵測器(310)；其中，根據該光學偵測器(310)接收的所述反射光的光譜資訊可以測量該物體(30)的該表面輪廓，所述光譜資訊代表橫跨該表面輪廓的高度。

Description

表面輪廓測量系統
本揭露一般關於表面輪廓測量。更特別地，本揭露描述物體表面輪廓測量系統的各種實施例。
物體表面輪廓是檢視許多工業用物件品質的一項重要特性。特別地是在半導體工業，半導體裝置例如晶圓或基底的表面輪廓的測量與檢查被視為是品質控制與品質保證製程的一部份。一種傳統的物體表面輪廓測量方法是採用共焦顯微鏡技術。具體而言，共焦感測器被使用來測量該物體表面的多個點，以決定這些點在該表面的相對高度。接著這些一點一點的測量被組合來估測該物體的該表面輪廓。然而，對該表面的每一個別點採一點一點的測量耗時，使得該表面輪廓的測量緩慢。這些任意點亦無法涵蓋該表面的所有面積，潛在地排除了該表面輪廓的被關注的相關區域。
為了解決或消弭至少一項上述的問題及/或缺點，亟需提供一種改良的物體表面輪廓測量系統。
根據本揭露的一方面，提供一種物體表面輪廓測量系統，該系統包括：一光源組件，包含一寬頻光源；一共焦顯微鏡組件，包含：一分束器，用以將來自該寬頻光源的均勻光導引至該物體； 一針孔裝置，包含一陣列的針孔，該針孔裝置被配置以使來自該分束器的所述均勻光通過該等針孔至該物體；一組入射光學元件，用以將來自該針孔裝置的所述均勻光導引至該物體，並使通過該等入射光學元件的所述均勻光造成色差；及該針孔裝置被配置以使來自該物體的反射光通過該等針孔至該分束器，所述反射光包含基於所述色差的該表面輪廓的光譜資訊；及一光學偵測組件，包含：一光學偵測器，係接收來自該分束器的所述反射光；及一組偵測光學元件，係將來自該分束器的所述反射光導引至該光學偵測器；其中，根據該光學偵測器接收的所述反射光的光譜資訊可以測量該物體的該表面輪廓，所述光譜資訊代表橫跨該表面輪廓的高度。
根據本揭露的一種物體表面輪廓測量系統在此被揭露。從下文的本揭露非限制性的例示實施例的詳細描述與附隨的圖式，本揭露的各種特徵、方面及優點將變得趨於明瞭。
為了簡潔及清楚起見，根據圖式，本揭露實施例的描述是關於物體表面輪廓的測量系統。本揭露的各方面配合在此提供的實施例予以描述，需了解它們不是意圖要將本揭露限制在這些實施例。相反地，本揭露欲意涵蓋在此描述的實施例的各種變化例、修飾與均等手段，它們係被含括在所附的申請專利範圍定義的本揭露範疇。再者，下文的詳細描述陳述具體細節，以利於徹底了解本揭露。然而，本技術領域具通常知識人士，即熟悉此技人士，將明白 在沒有提及特定實施例各方面組合的具體細節及/或若干細節下，仍可實施本揭露。一些例子沒有詳細描述已知系統、方法、程序及部件，以避免不需要地模糊本揭露實施例的各方面。
本揭露的實施例中，出現在不同圖式的相同、均等或類似元件或者相對應的材質係採用相同的元件標號或符號。
“一實施例/例子”、“另一實施例/例子”、“一些實施例/例子”、“一些其他實施例/例子”等等的引用係指所描述的這些實施例/例子可包括一特定特徵、結構、特徵、特性、元件，或限制要件，但非每一實施例/例子需要包括這些特定特徵、結構、特徵、特性、元件或限制要件。再者，“在一實施例/例子”或“在另一實施例/例子”的重覆使用並不需要是指相同的實施例/例子。
“包含”、“包括”、“具有”及其等類似用語並不排除除了在 實施例中被列出以外的其他特徵/元件/步驟。在不同實施例中界定的某些特徵/元件/步驟並未指這些特徵/元件/步驟的組合不能使用在一實施例中。
如同本文所使用，用語“一個”是指一個或多於一個。除非有特別指明，圖式或文本使用”/ ”代表“及/或”。用語“組”定義為非空但有限的元件集合，根據已知數學上定義，其在數學上表示至少一的基數(例如在此一組的定義係對應一個單元、一個單態，或一個單一元件組，或一個若干元件組。在此一特定數值或一數值範圍的界定被理解成包括近似數值或近似數值範圍。 “第一”、“第二”等等的使用僅做為標示用，並非意圖對其等關聯的用語加入數字要求。
請參照第一圖，在本揭露的代表性或例示的實施例中，一系統20用以測量一物體30的表面輪廓。該系統20包括一光源組件100、一共焦顯微鏡組件200及一光學偵測組件300。該系統20進一步包含一平台，係在該測量期間支撐該物體30。該平台可被配置成可以位移，藉以例如平移該物體30以測量該表面輪廓的不同區域或者整個區域 。
該光源組件100包括一寬頻光源110，係配置以發射一寬譜帶連續波長範圍的寬頻均勻光線。例如，該寬頻均勻光是涵蓋可見光彩色光譜波長並可包括紅外線及/或紫外光譜波長的白光。
該共焦顯微鏡組件200包括一組入射光學元件230，例如透鏡及/或 鏡面，用以導引該均勻光從該針孔裝置220至該物體30並且通過該等入射光學元件230造成色差(chromatic  aberration)。此外，該針孔裝置220被配置使來自該物體30的反射光通過該等針孔222至該分束器210，所述反射光包含基於所述色差的該表面輪廓的光譜資訊。更明確而言，該等針孔222被設置成只允許聚焦於該物體30且從該物體30反射的光線通過該分束器210。該針孔裝置220阻擋未聚焦於該物體30的所有反射光線，以使這些反射光線不會進入該等針孔222。
該光學偵測組件300包括一光學偵測器310，係接收來自該分束器220的所述反射光。該光學偵測組件300包括一組偵測光學元件320，係導引來自該分束器210的所述反射光至該光學偵測器310。根據該光學偵測器310接收的所述反射光的光譜資訊測量該物體30的表面輪廓，該光譜資訊代表橫跨該表面輪廓的高度。例如，該光譜資訊包括聚焦於該物體30且反射至該等針孔222的所述反射光波長的有關資訊，其中波長可以用來決定橫跨該表面輪廓的高度變化。
在本揭露的各種實施例中，第二圖顯示一種測量該物體30的表面輪廓的方法400，其中該方法400係透過該系統20來執行。該方法400包括步驟402，係透過該分束器210將來自該寬頻光源110的均勻光導引至該物體30。該方法400包括步驟404，係讓來自該分束器210的所述均勻光通過該針孔裝置220的該等針孔222的陣列至該物體30。該方法400包括步驟406，係透過該組入射光學元件230導引來自該針孔裝置220的所述均勻光至該物體30，並且當所述均勻光通過該等入射光學元件230時產生色差(chromatic aberration)。該方法400包括步驟408，讓該物體30的反射光通過該等針孔222的陣列至該分束器210，所述反射光包含基於所述色差的該表面輪廓的光譜資訊。該方法400包括步驟410，透過該組偵測光學元件320導引來自該分束器210的所述反射光至該光學偵測器310。該方法400包括步驟412，透過該光學偵測器310接收自該分束器210的所述反射光。該方法400包括步驟414，根據該光學偵測器310接收的所述反射光的光譜資訊測量該物體30的該表面輪廓，該光譜資訊代表橫跨該表面輪廓的高度。
如上述，該等入射光學元件230引起自該針孔裝置220傳播至該物體30的所述均勻光的色差，並且來自該物體30的所述反射光包含基於所述色差的光譜資訊，例如波長。更明確而言，該組入射光學元件230引起光線的軸向或縱向色差，導致來自該等入射光學元件230的不同波長的光線沿著不同焦距距離聚焦至該物體30。由於色差，這些不同波長的光線會聚焦於該物體30相對於沿著該表面輪廓的一參考平面橫跨該表面輪廓的不同高度或深度的位置。例如，紅光(具有大約620nm至720nm的波長)聚焦於一較低高度，藍光(具有大約460nm至500nm的波長)聚焦於一較高高度，及綠光（具有大約500nm至570nm的波長)聚焦在兩者之間的一中間高度，其中這些高度是相對於該參考平面而言。
清楚聚焦於該物體30的該表面輪廓的波長自該物體30反射，而所述反射光反過來成為入射光沿著相同傳播途徑抵達該表面輪廓並聚焦於該表面輪廓。聚焦於該物體30的所述反射光的這些波長通過該針孔裝置220至該分束器210，而未聚焦於該物體30的反射光的波長可能被反射回來但不會對齊該等針孔222，且無法通過該等針孔222。換句話說，該針孔裝置220會將未聚焦於該物體30的所有反射光擋住。因此僅有自該物體30反射的所述反射光波長通過該等針孔222至該分束器210。所述反射光接著成像於該針孔裝置210的一共軛面(conjugate plane)並且被該光學偵測器310接收。只有聚焦於橫跨該表面輪廓不同高度的所述反射光的波長自該物體30反射且被該光學偵測器310接收，這些波長代表該等高度，且根據這些波長可以三維量測該表面輪廓。該表面輪廓的彩色光譜影像可精準的測量出橫跨該表面輪廓的三維高度輪廓，而無需垂直掃描或移動該系統20的任何部件。
由於該針孔裝置220擋住入射於該針孔裝置220表面的大部份光線，即該等針孔222的周圍面積，該針孔裝置220可包括適當的光學元件，以最小化或防止光線反射。例如，入射於該針孔裝置220頂部表面的光線可被反射回來至該分束器210並與來自該物體30的所述反射光融合，潛在地影響該表面輪廓測量的精準度。這些光學元件可以促進光線聚焦進入該等針孔222，進而提高光譜成像與該表面輪廓的測量。
如第三圖所示，該針孔裝置220可包括一或多個陣列的微透鏡224，搭配該等針孔222的陣列。例如，該針孔裝置220包括設置在該等針孔222頂部的第一陣列的微透鏡224，以使得每一針孔222配搭該第一陣列的一該微透鏡224，而第一陣列的該等微透鏡224係配置以將來自該分束器220的光線聚焦進入個別的該等針孔222。該針孔裝置220可選擇性包含設置於該等針孔222下方的第二陣列的微透鏡224，以使得每一該針孔222配搭第二陣列的一該微透鏡224，而第二陣列的該等微透鏡224係配置以將來自該物體30的反射光聚焦進入個別的該等針孔222。該等針孔222及微透鏡224的陣列可以分開形成並結合在一起，或者它們可以整合在一起成為一個單元。
每一該針孔222係與至少一該微透鏡224配對，且它們協同將光線聚焦進入個別的該等針孔222的中心。該等微透鏡224係特定地搭配該等針孔222，以使得它們的中心焦點對齊，進而將人射在該等微透鏡224的光線聚焦進入該等針孔222。如此一來，較多的光能被匯集在該針孔裝置220的一邊或兩邊，並且增加導引進入每一該針孔222的光量，進而提高光效率，因為傳統共焦顯微鏡的光效率非常低。該等微透鏡224的彎曲表面可排開及移除入射在它們表面而不需要的光線，進而提高通過該等針孔222的光線品質。
如第三圖所示，該等微透鏡224裝置在一起，以使得它們彼此接觸，或者彼此之間存在一些間隙。由於該等針孔222的直徑小於該等微透鏡224的直徑，該等針孔222之間會存在間隙。如第四圖所示，以兩個垂直方向上的間距P1、 P2代表這些間隙，例如分別沿著X軸與Y軸。藉由將該等針孔222投射到該物體30，該等針孔222對應到該物體30的該表面輪廓的複數個獨立點，且該等針孔222之間的間隙或間距P1及P2對應到該等獨立點之間的間隔。
該等針孔222的一項優點是可同時測量該表面輪廓的該等獨立點的高度。該等獨立點分配在至少一個取樣面積，或者在一些例子中，分配在該表面輪廓的大致上整個面積，以使該系統20可以執行該取樣面積的快速取樣測量。須注意的是，該等獨立點的數目視該等針孔222的數目而定，以致於較大數目的 該等針孔222可以增加欲被測量的取樣面積及/或提高測量解析度。該取樣面積的該等獨立點的高速取樣測量有利於各種實際應用，尤其是應用在需要快速檢視一批次該物體30的情況。
由於在取樣測量期間該針孔裝置220保持靜止不動，該等獨立點之間的間隙不會被成像並測量。為解決此一情形，在一些實施例中，該共焦顯微鏡組件200可包括一驅動機構240，用以平面地移動該針孔裝置220。如第五圖所示，該驅動機構240可配置成沿著X軸及/或Y軸平面地移動該針孔裝置220。或者，該 驅動機構240可被配置成繞著Z軸平面地轉動該針孔裝置220，以使該針孔裝置220在轉動期間保持在XY平面上。例如，該驅動機構240包括比如馬達及壓電驅動器等驅動器。
當該針孔裝置220沿著此XY平面平面地移動時，該等針孔222及該表面輪廓上的對應點會橫跨該表面輪廓而移動，使得光線能夠抵達及掃描一連續表面面積與大致上整個該表面輪廓。大致上該表面輪廓的所有面積可以無縫地掃描與測量，進而可以消弭該表面輪廓被關注的區域被排除的風險。因此該表面輪廓更詳細的測量可以被取得，以致對該物體30提供較高品質的檢視。
在第一圖所示的實施例中，該系統20包括如上文所述的該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200及該光學偵測組件300。該光源組件100包括該寬頻光源110，係被配置以發射寬頻均勻光線，例如白光。如第六圖所示，該寬頻光源110包括一組燈光112。該燈光112可以是白熾燈或寬頻白光發光二極體。例如，該白熾燈是鹵素燈，比如鎢絲鹵素燈。該燈光112可以是低功率，例如50 瓦， 以  減少使用該系統20產生的被浪費掉的熱。低功率的燈光112可以消除冷卻設備所需要的風扇，進而可降低機械振動與功率消耗。然而，該光源組件 100可包括一小型散熱槽，以移除該寬頻光源110產生的任何熱量。
該寬頻光源110包括一光學光圈114，用以導引發射自該燈光112 的所述均勻光離開該寬頻光源110。該光學光圈114可以是圓形且配置以控制從該寬頻光源110發射出來至該共焦顯微鏡組件200的光束直徑。該寬頻光源110可包括一光學積分球(optical integrating shperer)116，係配置以整合來自該等燈光112的光能。該光學積分球116，已知為烏布里希球(Ulbricht sphere)，是一種具有空心球穴與內部反射塗層的光學部件，該內部反射塗層用以均勻地散射光線並減少光線損失。如第六圖所示，該等燈光112係配置在該光學積分球116的周圍，以使得來自該等燈光112的光線被導引進入該空心球穴且朝向該光學積分球116的該內部反射塗層，以使得該內部反射塗層反射該等光線至該光學光圈114。
該寬頻光源110可包括一光學帶通濾波器(optical bandpass filter)，係配置以濾掉預定波長範圍以外的光線。該光學帶通濾波器設置在該等燈光112與該光學積分球116之間，比如在該光學光圈114。例如， 該光學帶通濾波器包括一二向色濾光片(dichroic  filter)或一介質鏡面。該預定波長範圍可以對應至該可見光彩色光譜，或者紅光至藍光的區域，且該光學帶通濾波器允許所有可見光通過並離開該光學光圈114。該可見光彩色光譜以外不需的光線，比如紅外光及紫外光，係被該光學帶通濾波器擋掉。須注意的是，紅外光比可見光熱，透過擋掉紅外光， 會有較少的熱從該光學光圈114傳遞出來，進而可消弭對該共焦顯微鏡組件200的熱毀損。
來自該寬頻光源110的所述均勻光可傳播通過該光學光圈114而直接至該共焦顯微鏡組件200。或者，該光源組件 110可包括具有一或多個透鏡設置在該寬頻光源110與該共焦顯微鏡組件200之間的科勒照明系統(Köhler illumination device)120。該科勒照明系統120提供平行且均勻的光線至該共焦顯微鏡組件200。
該共焦顯微鏡組件200包括如上述的該分束器210、該針孔裝置220及該組入射光學元件230。該組入射光學元件230包括一物鏡232，用以將光線聚焦至該物體30，以及一鏡筒透鏡(tube lens)234，用以將來自該物體30的反射光聚焦在該針孔裝置220上。該組入射光學元件230更包含一色差透鏡(chromatic  aberration lens) 236，係設置於該物鏡232與該鏡筒透鏡234之間，以引起光線的色差。該色差透鏡236經設計成具有特定的色差特性與線性度佳。視所要的測量範圍與解析度而定，不同的色差透鏡236可被使用。或者，該色差透鏡236可與該物鏡232整合成為一單一透鏡元件。隨著色差，不同波長的光線更可以被清楚分開，且該表面輪廓的該等不同高度可以清楚區別出來，以致於該表面輪廓可以被三維成像與測量。
該光學偵測組件300包括如上述的該光學偵測器310及該組偵測光學元件320。該偵測光學元件320可包括一成像透鏡322，用以導引來自該分束器210的所述反射光至該光學偵測器310。該光學偵測器310可包括一彩色攝像儀312，係具有紅-綠-藍(RGB)色彩的影像感測器，例如CCD 或CMOS影像感測器。該成像透鏡322係配置將含有所述光譜資訊的所述反射光聚焦於該彩色攝像儀312的該等影像感測器，進而讓來自該物體30的該表面輪廓的所述反射光的所述光譜資訊成像於該彩色攝像儀。
該彩色攝像儀312的工作光譜範圍可涵蓋可見光彩色光譜與可選擇地涵蓋到紅外光譜及/或紫外光譜。例如，該彩色攝像儀312的所述工作光譜範圍可大約是380nm至1000nm。該彩色攝像儀312可加入一紅外線濾波器，以排除紅外線及/或近紅外線。如上所述，根據所述反射光的精確光譜資訊及波長， 橫跨該表面輪廓的不同高度或深度係以不同色彩成像，且該表面輪廓被擷取的光譜影像可精準地測量出該三維表面輪廓，其中橫跨該表面輪廓的不同高度係以光譜影像中的不同光譜色彩代表。第七圖顯示一RGB光譜影像40的例子，係包括該彩色攝像儀312所擷取該物體30經校正的RGB曲線。該系統20可以與一影像處理模組整合或耦合，以根據該光譜影像40產生該物體30的表面輪廓。更明確而言，該影像處理模組根據該光學偵測器310接收的該光譜影像40計算該物體30的該表面輪廓，其中每一點(對應該等針孔222)的色彩或波長代表該表面輪廓的該點的高度。所有點集合起來代表橫跨該整個表面輪廓的高度變化。
在一實施例中，該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300係設置如第一圖所示。當該系統20使用時，來自該光源組件100的均勻光通過該分束器210至該物體30，從該物體30反射回到該分束器210，且該分束器210將光線反射至該光學偵測組件300。 由於該分束器210被配置以穿透及反射光線(較佳是等比例)，該系統20可以有其他配置架構。如第八圖所示的實施例，當該系統20使用時，自該光源組件100的光線抵達該分束器210，反射至該物體30，從該物體30反射回到該分束器210，並且通過該分束器210至該光學偵測組件300。
總括而言，第一圖及第八圖所示的實施例中，該系統20包括該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300， 係配置以測量該物體30的該表面輪廓。該光源組件100包括該寬頻光源110及科勒照明裝置120。該共焦顯微鏡組件200包括該分束器210及具有該等針孔222陣列的該針孔裝置220以及搭配該等針孔222陣列的一或多個陣列的微透鏡224。該共焦顯微鏡組件 200更包含該組入射光學元件230及用以沿著X軸與Y軸平面地移動該針孔裝置220的該驅動機構240。該等入射光學元件230包括該物鏡232、鏡筒透鏡234，及該色差透鏡236。該光學偵測組件300包括具有該彩色攝像儀的該光學偵測器310，及更包括具有將所述反射光聚焦於該彩色攝像儀312的成像透鏡322的該組偵測光學元件320。
在第九圖所示的實施例中，該系統20除了該光學偵測組件300外係大致上相似於第一圖的實施例。上文對於第一圖的實施例的各方面描述可同樣或類似地應用在第九圖的實施例，反之亦然。該光學偵測器310包括一超光譜攝像儀(hyperspectral camera) 314，且該光學偵測組件300可以當做一單次拍攝超光譜成像組件(one-shot hyperspectral imaging assembly)302。該超光譜攝像儀314可更精細地擷取所述反射光的所述光譜資訊並且獲得該表面輪廓的該超光譜資訊。再者，該超光譜攝像儀314是一單拍超光譜攝像儀(one shot or single shot hyperspectral camera)，係擷取僅一個影像，以獲得該表面輪廓的該超光譜資訊。該超光譜攝像儀314可擷取全彩或單色的所述超光譜資訊。例如，該超光譜攝像儀314是一高解析全彩或單色攝像儀。
正規光譜成像或多重光譜成像(normal spectral imaging or multispectral imaging)通常以對應RGB色彩的三個寬譜帶波長擷取及處理影像，這是由於人眼看得見大部份在這三個寬譜帶的可見光的色彩。超光譜成像可以擷取與處理紅外光譜至紫外光譜或甚至包括X-射線光譜的電磁波光譜的影像。相較於一般的RGB譜帶，超光譜成像將所述電磁波分成更多譜帶，並且涵蓋具有精細波長解析度的寬波長範圍。正規光譜成像測量隔開的RGB光譜譜帶，但相反地，超光譜成像測量多個連續光譜譜帶。該超光譜攝像儀314可以在非常大量的精細波長中擷取與處理該物體30的影像，並且該超光譜資訊可以分裂成對應這些精細波長的非常大量的色彩。
該單拍超光譜成像組件302包括一光圈裝置330，來自該分束器210的所述反射光通過該光圈裝置330至該超光譜攝像儀314。該光圈裝置330包括至少一光圈或一孔洞， 俾讓光線通過。該單拍超光譜成像組件302包括一波長分開裝置(wavelength differentiation device)340，係設置在該光圈裝置330與該超光譜攝像儀314之間，用以分開所述反射光，以致於透過所述光譜資訊例如波長更清楚的區別所述反射光。該波長分開裝置340可以是繞射所述反射光的一個光柵或散射所述反射光的一個光學稜鏡。
在如第九圖所示的該單拍超光譜成像組件300中，該組偵測光學元件320包括該成像透鏡322，係設置於該超光譜攝像儀314前方且於該光柵340後方。該成像透鏡322係配置以將來自該光柵340的所述反射光聚焦於該超光譜攝像儀314的影像感測器，俾使來自該物體30的該表面輪廓的所述反射光的光譜資訊成像於該超光譜攝像儀314。該偵測光學元件320更包含一準直器(collimator)324，設置於該光圈裝置330與該光柵340之間。該準直器324是一裝置，比如是一曲面透鏡或鏡面，係可窄化光束並將其對齊至一特定方向。須注意的是，該準直器324將來自該光圈裝置330的所述反射光對準於該光柵340，而該光柵340係更清楚地將光線區分成它的波長連續光譜。該偵測光學元件320可更包含一中繼透鏡326，係設置於該分束器210與該光圈裝置330之間。該中繼透鏡326係配置以將形成在 該針孔裝置220的該表面輪廓影像經由該分束器210投影在該光圈裝置330上。
根據所述反射光的所述光譜資訊，成像透鏡322將所述反射光的被繞射波長以分離的波長投影在該超光譜攝像儀314 。由於該等微透鏡224增加導引至該等針孔222的光線量的效應，影像敏感度提高且該物體30的該表面輪廓的每一點的全面光譜係由該超光譜攝像儀314成像。第十圖例示該單拍超光譜成像組件302所擷取的該物體30的超光譜影像50。該系統20可以與一影像處理模組整合或耦合，俾根據該超光譜影像50產生該物體30的該表面輪廓。由於是3D表面輪廓的全面超光譜，故除了該表面輪廓外，該物體30表面的次表面輪廓及多層厚度可以被精細的測量與檢視。超光譜成像因此可以高解析度詳細地測量該表面輪廓的全面性光譜，並且該系統20在各種領域可以有廣泛的應用且不受限於線上檢視與半導體工業、電子工業、精密工程、光學、生醫農業，及食品工業。
在第九圖所示的實施例中，該光圈裝置330包括相似於該針孔裝置220的該等針孔222的針孔332的陣列。該光圈裝置330可進一步包含搭配該等針孔332陣列的一個陣列的微透鏡334。具體而言，該光圈裝置330包括設置在該等針孔332前方的該陣列的微透鏡334，即在該分束器210與該等針孔332之間，比如每一該針孔332配搭一該微透鏡334。該等針孔332陣列與該等微透鏡334陣列可以分開形成並耦合在一起，或者它們可以整合成為一個單元。每一該針孔332與一該微透鏡334配對，並且它們協同將光線聚焦於個別的該等針孔332的中心。
總括而言，在第九圖所示的實施例中，該系統20包括該光源組件 100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300。該光學偵測組件300是一單拍超光譜成像組件302，係配置以測量該物體30的該表面輪廓及包含多層膜厚度的次表面輪廓。該光源組件100包括該寬頻光源110與該科勒照明裝置120。該共焦顯微鏡組件200包括該分束器210與具有該等針孔222陣列的該針孔裝置220以及配搭該等針孔222陣列的一或多個陣列的微透鏡224。該共焦顯微鏡組件200進一步包括該等入射光學元件230與用以沿著X軸與Y軸平面地移動該針孔裝置220的該驅動機構240。然而，該系統20可排除或停止該驅動機構240，以執行該物體30的快速取樣測量。該入射光學元件230包括該物鏡232、該鏡筒透鏡234，及該色差透鏡236。該單拍超光譜成像組件302包括具有該超光譜攝像儀314的 該光學偵測器310、具有搭配該等針孔332陣列的一個陣列的微透鏡234的該光圈裝置330，以及該波長分開裝置(wavelength differentiation device)。該單拍超光譜成像組件302進一步包括具有該中繼透鏡326、該準直器324與該成像透鏡322的該組偵測光學元件320。
在第一圖與第九圖的實施例中，該系統20被配置以掃描該物體30的該表面輪廓的2D面積。具體而言，該針孔裝置220的該等針孔222的陣列係橫跨一2D平面而設置。在第十一圖的實施例中，該系統20被配置以執行該物體30的該表面輪廓的線性掃描。上述第一圖與第九圖的各方面可以相似地或類似地應用在第十一圖的實施例，反之亦然。在第十一圖的實施例中，該等針孔222及同樣地該等微透鏡224可設置成一單排(一維排列)，以取代二維陣列的針孔222。同樣地對於該針孔裝置330，該等針孔332及同樣地該等微透鏡334可設置成一單排(一維排列)，以取代二維陣列的針孔332。或者，該單排針孔332可以第十一圖所示的一維的狹縫光圈336來取代。
或者，該寬頻光源110的該光學光圈114是一線形光圈，以對應該單排的針孔222/332。該科勒照明裝置120亦可以將該寬頻光束聚焦成一線形光束的鏡筒透鏡122來代替。用以平面地移動該針孔裝置220的該驅動機構240可配置以平行該單排針孔222的方向移動該針孔裝置220，以涵蓋該等針孔222之間的間隙或間距。例如，該排針孔222係沿著X軸橫跨該表面輪廓而展開排列，且該驅動機構240係配置以沿著此X軸移動該針孔裝置220。該驅動機構240與支撐該物體30的可位移平台協力測量該物體30的整個表面輪廓。例如，該驅動機構240沿著X  軸移動該等針孔222而該平台沿著Y軸移動該物體30。當該線形光束橫跨該表面輪廓而移動時，該光學偵測器310(例如該彩色攝像儀312或超光譜攝像儀314) 一次擷取一列的光譜。第十二圖例示該超光譜攝像儀314所擷取該物體30的連續列光譜形式的超光譜影像60。
總括而言，在第十一圖的實施例中，該系統20被配置以線性掃描該物體30且包括該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300，而該光學偵測組件300是該單拍超光譜成像組件200。該光源組件100包括該寬頻光源110與該鏡筒透鏡122。該鏡筒透鏡122將來自該寬頻光源110的所述均勻光聚焦成一線形光束，以線性掃描該物體30。該共焦顯微鏡組件200包括該分束器210及具有用以線性掃描的單排針孔222陣列的該針孔裝置220以及搭配該單排針孔222陣列的一或多個陣列的微透鏡234。該共焦顯微鏡組件200進一步包括該組入射光學元件230及該驅動裝置240。該驅動裝置240用以平行於該單排針孔222例如沿著該X軸而平面地移動該針孔裝置220。該入射光學元件230包括該物鏡232、該鏡筒透鏡234，及該色差透鏡236。該單拍超光譜成像組件302包括具有該超光譜攝像儀314的該光學偵測器310、具有用以線性掃描的該狹縫光圈336的該光圈裝置330，及該波長分開裝置340。或者，該光圈裝置330包括用以線性掃描的一單排針孔332與搭配該單排針孔332的一單排微透鏡334。該單拍超光譜成像組件302更包括該組偵測光學元件320，而該組偵測光學元件320具有中繼透鏡326、準直器324，及成像透鏡322。
在第十三圖所示的實施例中，除了該針孔裝置220以外，該系統20大致上相似於第九圖所示的實施例。然而，上述第一圖、第九圖與第十一圖所示實施例的各方面同樣地或類似地可應用至第十三圖的實施例，反之亦然。在第十三圖的實施例中，該針孔裝置220是一尼普科夫圓盤(Nipkow disk)226。該尼普科夫圓盤226是一具有等距且為圓形或方形的針孔222的掃描盤。 該驅動機構240被配置以繞著Z軸平面地轉動該尼普科夫圓盤226。較佳地，該等針孔222係從該尼普科夫圓盤226的一外部徑向點起始朝向其中心定位，以形成一單圈螺旋， 俾利於當該驅動機構240轉動該尼普科夫圓盤226時該等針孔222追逐圓環圖案軌跡。如上述，當該尼普科夫圓盤226轉動時，該等針孔222與該物體30的該表面輪廓上對應的點被移動而通過該表面輪廓，進而該表面輪廓的一連續表面面積被掃描與測量。
在第十四圖的實施例中，該尼普科夫圓盤226進一步包括第一陣列的微透鏡224，係設置在該等針孔222的頂部。如第十五圖所示，該尼普科夫圓盤226可進一步包括一第二陣列的微透鏡224，係設置於該等針孔222的下方，即該等針孔222的陣列位於該第一陣列與該第二陣列的微透鏡224之間。每一該針孔222搭配至少一該微透鏡224，而該微透鏡224係配置以將光線聚焦進入個別的該等針孔222。
總括而言，在第十三圖至第十五圖的實施例中，該系統20包括該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300。該光學偵測組件300是該單拍超光譜成像組件302。該光源組件100包括該寬頻光源110及該科勒照明系統120。該共焦顯微鏡組件200包括該分束器210與該針孔裝置220。該針孔裝置220是具有該等針孔222陣列的該尼普科夫圓盤226。該尼普科夫圓盤226可進一步包括搭配該等針孔222陣列的一或多個陣列的微透鏡224。該共焦顯微鏡組件200進一步包括該組入射光學元件230與沿著Z軸轉動該針孔裝置220的該驅動機構240。該組入射光學元件230包括該物鏡232、該鏡筒透鏡234，及該色差透鏡236。該單拍超光譜成像組件302包括具有該超光譜攝像儀314的該光學偵測器310、具有該等針孔332陣列的該光圈裝置330及搭配該等針孔332陣列的一陣列微透鏡334，以及該波長分開裝置340。該單拍超光譜成像組件302進一步包括該組偵測光學元件320，而該組偵測光學組件320具有該中繼透鏡326、該準直器324，及該成像透鏡322。
在第十六圖的實施例中，該系統20包括如上述的該光源組件100、該共焦顯微鏡組件200，及該光學偵測組件300。該光源組件100包括該寬頻光源220及科勒照明裝置120。雖然可以理解該光學偵測組件300可以是該單拍超光譜成像組件302，該光學偵測組件300包括該彩色攝像儀312 及該成像透鏡322。
該共焦顯微鏡組件200包括該分束器210、呈尼普科夫圓盤226形式  的該針孔裝置220，及用以轉動該尼普科夫圓盤226的該驅動機構240。該共焦顯微鏡組件200進一步包括該鏡筒透鏡234、 該色差透鏡236，及用以協力將光線色差地聚焦於該物體30的該物鏡232。該物體30被支撐在可移動的平台32上。例 如，該平台32與驅動器比如馬達與壓電驅動器耦合或整合在一起。該等驅動器可沿著XYZ軸之至少一軸移動該平台32及/或繞著XYZ軸之至少一軸轉動該平台32。
在第十六圖所示的實施例中，該組入射光學元件230包括一第一物鏡232及一第二物鏡238。該共焦顯微鏡組件200進一步包括支撐該第一與第二物鏡232、238的變換裝置或台架250。該變換裝置250可包括驅動器比如馬達與壓電驅動器，並可被操做於該第一與第二物鏡232、238之間。例如，該第一物鏡232具有較高放大倍率而該第二物鏡238具有較低放大倍率。此外，該組入射光學元件230可包括多個物鏡，而透過變換裝置250這些物鏡可以彼此互相切換，其中這些物鏡可以具有不同的放大倍率，俾利於選擇測量性能。
雖然該三維表面輪廓測量系統20主要可使用在線上高速測量與檢視，其亦可做為取樣測量的一獨立的測量系統。第十六圖例示該獨立的測量系統20。
如上述，該系統20包括該寬頻光源110、該照明裝置120，及該分束器210。該分束器210導引均勻的照明光線至該尼普科夫圓盤226的表面。一些光線被該尼普科夫圓盤226擋掉，而一些光線通過該尼普科夫圓盤226的該等針孔222。來自該等針孔222的光線通過該鏡筒透鏡234、該色差透鏡236，並且最後透過該物鏡232聚焦於安置在該可機械移動平台32的該物體30的表面上。
一觀測裝置500被安置於該物鏡232與該鏡筒透鏡234之間，用以觀測及選擇該表面輪廓欲被檢視的面積。該觀測裝置500包括一第一分束器510、一第二分束器520、一目鏡530、一成像透鏡540，及一攝像儀550。該物體30的該表面輪廓透過該物鏡232成像，並由該第一分束器510與該第二分束器520反射。該影像可透過該成像透鏡540與攝像儀550成像。該物體30的影像亦可直接透過該目鏡530以裸眼來觀測。該觀測裝置500可以移入以進行觀測並移出以進行三維表面輪廓測量。
如上述的各種實施例，該系統20及方法400透過擷取該表面輪廓的單一影像並利用光譜分析產生該物體30的表面輪廓而測量出該物體30的該表面輪廓。該光源組件100提供均勻寬頻光線至該共焦顯微鏡組件200與該光學偵測組件300，以成像該物體30。該共焦顯微鏡組件200產生並收集該表面輪廓的光譜資訊，以及該光學偵測組件300記錄該表面輪廓的光譜影像的光譜資訊。該系統20可與一影像處理模組整合或耦合，以根據該光譜影像比如上述的該光譜影像40或超光譜影像50產生該物體30的該表面輪廓。例如，透過該超光譜影像50，可以檢視該物體30的除了該表面輪廓以外的次表面輪廓與表面層厚度。
該光譜分析是根據該寬頻均勻光線通過該共焦顯微鏡組件200的色差原理。該均勻光線的該色差產生代表橫跨該表面輪廓的高度具有更多區別波長的光譜資訊，且該表面輪廓可以根據這些波長精確地被測量而不需要垂直掃描。相較於緩慢的傳統點對點測量方法，由於該針孔裝置220比如尼普科夫圓盤226，該系統20可以達到高速表面輪廓測量。該物體30的整個表面可以無縫地被掃描與測量，進而可消弭該物體30所關注的區域被排除掉的風險，並且對該物體30進行更高品質的檢視。
因此，該系統20與方法40可使用於高速與精確的表面輪廓測量，尤其是波浪形態或不連續形態的表面輪廓，如此可適合各種應用，包括半導體晶圓、積體電路線迴路及精密部件的高速自動表面輪廓檢視。
參照圖式，上文詳細描述了測量物體表面輪廓的該系統20與方法400的本揭露實施例。這些實施例在此並非意圖將本揭露限制在特定的代表例，而僅只是舉例說明本揭露非限制性的例子。本揭露用於解決所提到的已知技術的問題與缺失中至少一項。雖然本揭露在此僅揭露一些實施例，所屬技術領域具通常知識人士根據本揭露應可了解在不悖離本揭露範疇下對於所揭露的實施例可以進行各種改變及/或修飾。因此，本揭露範疇及後附的請求項範圍不受限於在此揭露的實施例。
20:系統 30:物體 32:可機械移動平台 40:光譜影像 50:超光譜影像 100:光源組件100 110:寬頻光源 112:燈光 114:光學光圈 116:光學積分球 120:科勒照明裝置 122:鏡筒透鏡 200:共焦顯微鏡組件 210:分束器 220:針孔裝置 222:針孔 224:微透鏡 226:尼普科夫圓盤 230:入射光學件組 232:物鏡 234:鏡筒透鏡 236:色差透鏡 238:第二物鏡 240:驅動機構 250:變換裝置 300:光學偵測組件 302:單拍超光譜成像組件 310:光學偵測器 312:彩色攝像儀 314:超光譜攝像儀 320:偵測光學元件組 322:成像透鏡 324:準直器 326:中繼透鏡 330:光圈裝置 332:針孔 334:微透鏡 336:狹縫光圈 340:光柵 400:步驟流程圖 402-414:步驟 500:觀測裝置 510:第一分束器510 520:第二分束器 530:目鏡 540:成像透鏡 550:攝像儀 R:紅 G:綠 B:藍 P1、P2:間距
第一圖是根據本揭露的一些實施例的一種物體表面輪廓測量系統的範例示意圖，其中該系統具有一彩色攝像儀。
第二圖是根據本揭露的一些實施例的一種物體表面輪廓測量方法的步驟流程圖範例。
第三圖至第五圖是根據本揭露的一些實施例的該測量系統的針孔裝置的範例示意圖。
第六圖是根據本揭露的一些實施例的該測量系統的光源範例示意圖。
第七圖是根據本揭露的一些實施例的該測量系統擷取的該物體的光譜影像範例示意圖。
第八圖是根據本揭露的一些實施例的另一配置架構的測量系統的範例示意圖。
第九圖是根據本揭露的一些實施例具有超光譜成像組件的另一   測量系統的範例示意圖。
第十圖是根據本揭露的一些實施例的測量系統擷取的該物體的一超光譜影像的範例示意圖。
第十一圖是根據本揭露的一些實施例具有超光譜成像組件且配置用以線性掃描的另一測量系統的範例示意圖。
第十二圖是根據本揭露的一些實施例採用線性掃描的該測量系統擷取的該物體的超光譜影像的範例示意圖。
第十三圖是根據本揭露的一些實施例具有超光譜成像組件及一尼普科夫圓盤的另一測量系統的範例示意圖。
第十四圖及第十五圖是根據本揭露的一些實施例的該尼普科夫圓盤的範例示意圖。
第十六圖是根據本揭露的一些實施例具有彩色攝像儀的另一測量系統的範例示意圖。
20:系統
30:物體
100:光源組件100
110:寬頻光源
120:科勒照明裝置
200:共焦顯微鏡組件
210:分束器
220:針孔裝置
230:人射光學件組
234:鏡筒透鏡
236:色差透鏡
238:第二物鏡
240:驅動機構
300:光學偵測組件
310:光學偵測器
312:彩色攝像儀
320:偵測光學元件
322:成像透鏡
R:紅
G:綠
B:藍

Claims (24)

  1. 一種物體表面輪廓測量系統，該系統包括： 一光源組件，包含一寬頻光源； 一共焦顯微鏡組件，包含： 一分束器，用以將來自該寬頻光源的均勻光導引至該物體； 一針孔裝置，包含一針孔陣列，該針孔裝置被配置以使來自該分束器的所述均勻光通過該等針孔至該物體； 一組入射光學元件，用以將來自該針孔裝置的所述均勻光導引至該物體，並使通過該等入射光學元件的所述均勻光造成色差；及 該針孔裝置被配置以使來自該物體的反射光通過該等針孔至該分束器，所述反射光包含基於所述色差的該表面輪廓的光譜資訊；及 一光學偵測組件，包含： 一光學偵測器，係接收來自該分束器的所述反射光；及 一組偵測光學元件，係將來自該分束器的所述反射光導引至該光學偵測器； 其中，根據該光學偵測器接收的所述反射光的光譜資訊可以測量該物體的該表面輪廓，所述光譜資訊代表橫跨該表面輪廓的高度。
  2. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中該寬頻光源包含： 一光學積分球； 一組燈光，係被安置圍繞該光學積分球，該光學積分球被配置以整合來自該等燈光的光能；及 一光學光圈，係導引發射自該等燈光的所述均勻光離開該寬頻光源。
  3. 如請求項2所述的物體表面輪廓測量系統，其中該等燈光為白光元件，係配置以發射紅光至藍光，或紅外光至紫外光。
  4. 如請求項1至3之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該針孔裝置包含一或多個微透鏡陣列，來搭配該針孔陣列，以使每一該針孔搭配至少一該微透鏡，而該等微透鏡被配置以將來自該分束器的光線聚焦至個別的該等針孔。
  5. 如請求項4所述的物體表面輪廓測量系統，其中該等微透鏡陣列係安置於該針孔裝置的一邊或兩邊。
  6. 如請求項1至5之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該共焦顯微鏡組件包含一驅動機構，用以平面地移動該針孔裝置。
  7. 如請求項6所述的物體表面輪廓測量系統，其中該驅動機構被配置以平面地沿X軸及/或Y軸移動該針孔裝置。
  8. 如請求項1至7之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該組入射光學元件包含： 一物鏡，用以將光線聚焦於該物體； 一鏡筒透鏡，用以將來自該物體的所述反射光聚焦於該針孔裝置；及 一色差透鏡， 係設置在該鏡筒透鏡與該物鏡之間，以造成所述光線的所述色差。
  9. 如請求項8所述的物體表面輪廓測量系統，其中該物鏡及該色差透鏡係整合成一個單一透鏡元件。
  10. 如請求項1至9之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該光學偵測組件是一超光譜成像組件 (hyperspectral imaging assembly)，係配置以測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓。
  11. 如請求項10所述的物體表面輪廓測量系統，其中該超光譜成像組件 是一單次拍攝超光譜成像組件 ，係被配置以單一影像測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓。
  12. 如請求項11所述的物體表面輪廓測量系統，其中該單次拍攝超光譜成像組件 包含： 該光學偵測器，係包含一高光譜攝像儀(hyperspectral camera)； 一光圈裝置，其中來自該分束器的所述反射光通過該光圈裝置至該高光譜攝像儀；及 一波長分開裝置(wavelength differentiation device)，係設置於該光圈裝置與該高光譜攝像儀之間並用以分開所述反射光；及 該組偵測光學元件包含： 一中繼透鏡(relay lens)，係設置於該分束器與該光圈裝置之間； 一準直器(collimator)，係設置於該光圈裝置與該波長分開裝置之間；及 一成像透鏡，係設置於該波長分開裝置與該高光譜攝像儀之間並用以將所述反射光聚焦於該高光譜攝像儀。
  13. 如請求項12所述的物體表面輪廓測量系統，其中該光圈裝置包含一陣列的針孔或一狹縫光圈。
  14. 如請求項13所述的物體表面輪廓測量系統，其中該光圈裝置包含該陣列的針孔與搭配該陣列的針孔的一陣列的微透鏡，以使得每一該針孔配搭一該微透鏡，其中該微透鏡被配置以將來自該分束器的所述反射光聚焦至個別的該針孔。
  15. 如請求項12至14之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該波長分開裝置包含一光柵，用以繞射所述反射光，或者一光學稜鏡，用以散開所述反射光。
  16. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中 該光源組件 包含該寬頻光源與一照明裝置，該照明裝置用以均勻地導引來自該寬頻光源的均勻光線； 該共焦顯微鏡組件包含： 該分束器與該組入射光學元件； 該針孔裝置，係包含該針孔陣列與搭配該針孔陣列的一或多個陣列的微透鏡，以使每一該針孔配搭至少一該微透鏡，其中該微透鏡用以將來自該分束器的光線聚焦進入個別的該等針孔；及 一驅動機構，用以沿著X軸及Y軸平面地移動該針孔裝置；以及 該光學偵測組件，係包含一彩色攝像儀，係用以測量該物體的該表面輪廓。
  17. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中 該光源組件包含該寬頻光源與一照明裝置，該照明裝置用以均勻地導引來自該寬頻光源的均勻光線； 該共焦顯微鏡組件包含： 該分束器與該組入射光學元件；及 該針孔裝置，係包含該針孔陣列與搭配該針孔陣列的一或多個陣列的微透鏡，以使每一該針孔配搭至少一該微透鏡，其中該微透鏡用以將來自該分束器的光線聚焦進入個別的該等針孔；以及 該光學偵測組件係一單次拍攝超光譜成像組件 ，係被配置以測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓，該單次拍攝超光譜成像組件 包含： 一高光譜攝像儀(hyperspectral camera)；及 一光圈裝置，其中來自該分束器的所述反射光通過該光圈裝置至該高光譜攝像儀，該光圈裝置包含一陣列的針孔與搭配該陣列的針孔的一陣列的微透鏡，以使得每一該針孔配搭一該微透鏡，該微透鏡被配置以將來自該分束器的所述反射光聚焦進入個別的該等針孔。
  18. 如請求項17所述的物體表面輪廓測量系統，其中該驅動機構沿著X軸及Y軸平面地移動該針孔裝置。
  19. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中 該光源組件包含該寬頻光源與一柱形透鏡，該柱形透鏡用以將來自該寬頻光源的均勻光線聚焦成一線光束，以線性掃描該物體； 該共焦顯微鏡組件包含： 該分束器與該組入射光學元件； 該針孔裝置，係包含基於該線性掃描呈一單排的該針孔陣列與配搭該單排針孔的一或多個陣列的微透鏡，以使得每一該針孔配搭至少一該微透鏡，該微透鏡被配置將來自該分束器的光線聚焦進入個別的該等針孔；及 一驅動機構，係平行於該單排針孔平面地移動該針孔裝置；以及 該光學偵測組件係一單次拍攝超光譜成像組件 ，係被配置以測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓，該單次拍攝超光譜成像組件 包含： 一高光譜攝像儀；及 一光圈裝置，其中來自該分束器的所述反射光通過該光圈裝置至該高光譜攝像儀，該光圈裝置包含用以該線性掃描的一單排針孔及配搭該單排針孔的一單排微透鏡，以使得每一該針孔搭配一該微透鏡，而該微透鏡被配置以聚焦來自該分束器的所述反射光進入個別的該等針孔。
  20. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中 該光源組件包含該寬頻光源與一柱形透鏡，該柱形透鏡用以將來自該寬頻光源的均勻光線聚焦成一線光束，以線性掃描該物體； 該共焦顯微鏡組件包含： 該分束器與該組入射光學元件； 該針孔裝置，係包含基於該線性掃描呈一單排的該針孔陣列與配搭該單排針孔的一或多個陣列的微透鏡，以使得每一該針孔配搭至少一該微透鏡，該微透鏡被配置將來自該分束器的光線聚焦進入個別的該等針孔；及 一驅動機構，係平行於該單排針孔平面地移動該針孔裝置；以及 該光學偵測組件係一單次拍攝超光譜成像組件 ，係被配置以測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓，該單次拍攝超光譜成像組件 包含： 一高光譜攝像儀；及 一光圈裝置，其中來自該分束器的所述反射光通過該光圈裝置至該高光譜攝像儀，該光圈裝置包含一狹縫光圈，用以該線性掃描。
  21. 如請求項1所述的物體表面輪廓測量系統，其中 該光源組件包含該寬頻光源與一照明裝置，該照明裝置用以均勻地導引來自該寬頻光源的均勻光線； 該共焦顯微鏡組件包含： 該分束器與該組入射光學元件；及 該針孔裝置，係一尼普科夫圓盤且包含該針孔陣列；及 一驅動機構，用以沿著Z軸轉動該針孔裝置；以及 該光學偵測組件係一單次拍攝超光譜成像組件 ，係被配置以測量該物體的該表面輪廓與次表面輪廓，該單次拍攝超光譜成像組件 包含： 一高光譜攝像儀(hyperspectral camera)；及 一光圈裝置，其中來自該分束器的所述反射光通過該光圈裝置至該高光譜攝像儀，該光圈裝置包含一陣列的針孔與搭配該陣列的針孔的一陣列的微透鏡，以使得每一該針孔配搭一該微透鏡，該微透鏡被配置以將來自該分束器的所述反射光聚焦進入個別的該等針孔。
  22. 如請求項21所述的物體表面輪廓測量系統，其中該尼普科夫圓盤更包含一或多個陣列的微透鏡，來搭配該針孔陣列，以使得每一該針孔配搭至少一該微透鏡，該微透鏡用以將來自該分束器的光線聚焦進入個別的該等針孔。
  23. 如請求項22所述的物體表面輪廓測量系統，其中該等陣列的微透鏡係安置於該針孔裝置的一邊或兩邊。
  24. 如請求項21至23之任一項所述的物體表面輪廓測量系統，其中該等針孔呈圓形或方形。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI797787B (zh) * 2021-10-21 2023-04-01 炳碩生醫股份有限公司 用於控制拉曼光譜儀的裝置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114018157A (zh) * 2021-10-28 2022-02-08 上海兰宝传感科技股份有限公司 一种光谱共焦的面阵位移测量装置、测量方法及标定方法
CN114280774A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 深圳立仪科技有限公司 一种带光谱共焦测量功能的多功能装置
DE102022206605A1 (de) 2022-06-29 2024-01-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Beleuchtungsvorrichtung und Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes einer Probe

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5022743A (en) * 1987-03-27 1991-06-11 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Scanning confocal optical microscope
US6731383B2 (en) * 2000-09-12 2004-05-04 August Technology Corp. Confocal 3D inspection system and process
US6639201B2 (en) * 2001-11-07 2003-10-28 Applied Materials, Inc. Spot grid array imaging system
CN1737515A (zh) * 2004-08-18 2006-02-22 深圳大学 一种两维空间同时实现光谱分辨的方法和装置
JP4793626B2 (ja) * 2005-06-10 2011-10-12 横河電機株式会社 共焦点顕微鏡
JP2008051576A (ja) * 2006-08-23 2008-03-06 Ricoh Co Ltd 形状測定装置および形状測定方法
GB0618057D0 (en) * 2006-09-14 2006-10-25 Perkinelmer Ltd Improvements in and relating to scanning confocal microscopy
CN101872064B (zh) * 2009-04-24 2012-07-04 陈亮嘉 线型多波长共焦显微镜模块以及其共焦显微方法与系统
KR101241439B1 (ko) * 2010-11-26 2013-03-18 주식회사 나노프로텍 마이크로 렌즈 어레이를 이용한 공초점 측정 장치
DE102012009836A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Lichtmikroskop und Verfahren zur Bildaufnahme mit einem Lichtmikroskop
DE102015112960B3 (de) * 2015-08-06 2016-10-20 Till I.D. Gmbh Vorrichtung für die konfokale Beleuchtung einer Probe
US10852519B2 (en) * 2016-11-30 2020-12-01 Asm Technology Singapore Pte Ltd Confocal imaging of an object utilising a pinhole array
CN108519337B (zh) * 2018-02-28 2021-03-02 北京农业智能装备技术研究中心 一种基于单积分球的农产品组织光学特性参数检测装置
CN109164044A (zh) * 2018-08-22 2019-01-08 滨州医学院 一种切片自动化扫描系统及方法
CN212058670U (zh) * 2020-04-02 2020-12-01 元素光电智能科技(苏州)有限公司 光学三维测量系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI797787B (zh) * 2021-10-21 2023-04-01 炳碩生醫股份有限公司 用於控制拉曼光譜儀的裝置

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