光学机构水平调整方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种光学机构水平调整方法及其装置，其提供包括高度测量装置、运算控制单元、物件承载装置以及待测物件所构成的光学机构水平调整装置，以进行该待测物件在各轴倾斜角的表面形貌测量，并计算或拟合该待测物件在不同姿态下的平面方程式，再透过几何关系，由平面方程式决定旋转机构的旋转中心，最后获得调平后的坐标是与初始坐标之间的转换关系，使得测量无须回复到旋转中心，才能执行调平，因此可在物件平台上任何地方调平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学机构水平调整方法及其装置，其特别是提供一待 测样品水平面测度，用以达到光学机构的调校。
技术介绍
在已知白光干涉分析仪测量微小表面形貌的技术中，大都需要透过 将待测样品进行水平调校，藉以提升测量的准确度并缩短扫描范围，而 有益于测量速度与准确度的增进，使得这类的白光干涉分析仪测量技术 可解析表面形貌至奈米等级。然而，这类已知白光干涉分析仪测量技术，其中的一种待测样品水 平调校方式，是使用手动方式调整承载该待测样品的载台的倾斜角度， 并辅以观测待测样品表面干涉条紋的粗细以及条紋倾斜角度，来回调整 该载台的倾斜角度，直到干涉条紋消失为止，则表示此白光干涉分析仪 的光轴垂直该待测样品的表面。其中，若光轴与该待测样品的载台旋转 中心不一致时，需同时调整该载台的倾斜角度与高度，而这样的待测样 品调平方式应用在高倍率物镜的光学系统时，往往会因为高度调整过大 而造成失焦。因此，这样的待测样品调平方式不但调平的准确度会因人 而异，且其操作的时间也相当长。再者，这样的待测样品调平方式如果使用在多视野扫描缝合(Multi-FOV)中，往往会因为一小角度的误差，而 在远距离处产生很大的偏移，且若又使用于高倍率物镜的光学系统时， 此偏移现象会更加明显。已知白光干涉分析仪测量技术，其中的另 一种待测样品水平调校方 式，是将待测样品设置在载台的旋转机构的旋转中心，利用调节旋转两 个相互垂直的旋转轴，并依据获得的影像计算光流(Optical Flow)的变 化决定调整方向与轴向，再来回调整该载台的倾斜角度，直到干涉条纹 消失为止。然而，此方法虽可透过自动化的手段达成，但因为其利用调整该载台的倾斜角度、影像撷取、光流计算以及判断，使得整个待测样 品的调平程序过于耗时，占据整个待测样品测量总时间的比例太高而导 致待测样品表面形貌测量的时间效率不佳。再者，这种白光干涉分析仪 测量技术的待测样品水平调校方式，同样受限于只适合单 一视野的表面 形貌测量，且其需要将待测样品放置于载台的旋转机构的旋转中心，否 则无法进行其自动化的测量作业。另外，若待测样品的表面过于粗糙， 则会使得待测样品表面的干涉条紋不明显，进而导致无法使用光流的特 性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决前述的已知技术在决定旋转机构的 旋转中心的坐标问题，提供一种缩短旋转中心的决定所耗费时间，并获 得更准确的旋转中心坐标的光学机构水平调整方法及其装置。为了解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是提供一种光学机构水 平调整方法，其包括下列步骤提供运算控制单元、影像撷取装置以及粗 略高度传感器；将待测物件放置在物件承载装置的物件平台上；在该待 测物件的待测平面上的视野范围中定义至少三个待测点，并透过该运算 控制单元、该影像撷取装置以及该粗略高度传感器获得该些待测点的水 平坐标参数以及高度坐标参数；该运算控制单元根据该些待测点的坐标 参数进行，并演算该待测物件的待测平面的平面方程式，且该平面方程 式表示为^+^+"-"，其中该^轴位置参数与^轴位置参数分别定义为水 平面上两个正交方向上的位置参数，该z轴位置参数则是垂直方向上的位 置参数；该运算控制单元控制该物件承载装置，使得该物件平台所承载 的待测物件以^轴旋转第一旋转角《，该第一旋转角《系为silrW/W+c2); 该运算控制单元控制该物件承载装置，使得该物件平台所承载的待测物件以Y轴旋转第二旋转角《，该第二旋转角《系为sin-i(fl/V"2 + 62 + c2);该 运算控制单元获得旋转中心位置；该运算控制单元控制该物件承载装置的高度调整装置，直到旋转中心达到聚焦高度位置参数；以及该运算控制单元获得调平后的坐标是与初始坐标之间的转换关系。一种光学机构水平调整装置，其包括高度测量装置，其进一步包括影像撷取装置，其是具有影像撷取功能的光学装置；光学机构，其包括 有干涉物镜、焦距调节装置与光源讯号导引装置；光源装置，其是光源 讯号的产生装置；粗略高度传感器，是用以测量单点位置高度的装置；运 算控制单元，其具有逻辑演算装置、记忆装置以及控制装置；物件承载 装置，其进一步包括物件平台，其是承载物件的平台；高度调整装置， 其是用以调节该物件平台垂直高度；第一水平转轴调整装置；第二水平转 轴调整装置；第一水平位移调整装置；第二水平位移调整装置；其中该 第一水平转轴调整装置设置于该第二水平转轴调整装置上，该第二水平转轴调整装置设置于该第一水平位移调整装置上，该第一水平位移调整 装置设置于该第二水平位移调整装置上；以及该第一水平转轴调整装置 与该第二水平转轴调整装置相互正交并用以调节该物件平台在水平面上的倾斜角度，且该高度调整装置、该第一水平转轴调整装置、该第二水 平转轴调整装置、该第一水平位移调整装置以及该第二水平位移调整装 置可分别回馈所对应的位置信息至该运算控制单元。本专利技术提出了一种旋转中心决定方法，其可以经过一次调校就完成 旋转中心的三维坐标，而无需反复调整水平坐标与旋转角度，亦无需事 先调整旋转中心的高度，有效降低误差，并可同时检验旋转机制的精度 好坏，并提升旋转机构的可靠度与精确度。本专利技术提供的光学机构水平调整方法及其装置，其可应用于光学系 统，如白光干涉分析仪的调校，并可使用于多视野的光学测量。并且使 得测量无须回复到旋转中心，才能执行调平，因此可在物件平台上任何地方调 平。附图说明图1为本专利技术光学机构水平调整装置的系统元件关联图； 图2为本专利技术光学机构水平调整方法的步骤流程图。 图中1、高度测量装置 11、影像擷取装置 12、光学机构 13、光源装 置 14、粗略高度传感器 2、运算控制单元 3、物件承载装置 31、物 件平台 32、高度调整装置33、第一水平转轴调整装置34、第二水平转轴调整装置 35、第一水平位移调整装置 36、第二水平位移调整装置 4、待测物件41、待测平面 5、光轴101-107、步骤 具体实施例方式参考图1所示，其是本专利技术光学机构水平调整装置的系统元件关联 图。本专利技术光学机构水平调整装置包括高度测量装置1、运算控制单元2、 物件承载装置3以及待测物件4,并用以透过该待测物件4的表面形貌测 量而获得该待测物件4的平面方程式后，进一步获得该待测物件4的表 面倾斜角度。前述的本专利技术光学机构水平调整装置中，该高度测量装置1包括影 像擷取装置ll、光学机构12、光源装置13以及粗略高度传感器14,用以测 量待测物件表面上任意位置的高度坐标参数。其中该影像撷取装置11是 具有影像撷取功能的光学装置，举例来说，这类光学装置可以是一 CCD 或CMOS光学感测元件及其相关的控制以及讯号传输电气线路；该光学机 构12包括有干涉物镜、焦距调节装置与光源讯号导引装置；该光源装置 13是光源讯号的产生装置，并可产生白光光源讯号的入射光束，且该光 源讯号经由该光学机构12投射至该物件承载装置3上；以及该粗略高度传 感器14,是用以测量单点位置高度的装置，且其可以选择使用快速干涉测量 方法或激光三角法。前述的本专利技术光学机构水平调整装置中，该运算控制单元2具有逻 辑演算装置、记忆装置以及控制装置，并可由电子电路或者是计算机系 统所达成，其中该逻辑演算装置根据该高度测量装置1回馈的讯息演算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学机构水平调整方法，其特征在于包括下列步骤：　提供运算控制单元、影像撷取装置以及粗略高度传感器；　将待测物件放置在物件承载装置的物件平台上；　在该待测物件的待测平面上的视野范围中定义至少三个待测点，并透过该运算控制单元、该影像撷取装置以及该粗略高度传感器获得该些待测点的水平坐标参数以及高度坐标参数；　该运算控制单元根据该些待测点的坐标参数进行，并演算该待测物件的待测平面的平面方程式，且该平面方程式表示为ａｘ＋ｂｙ＋ｃｚ＝ｄ，其中该ｘ轴位置参数与ｙ轴位置参数分别定义为水平面上两个正交方向上的位置参数，该ｚ轴位置参数则是垂直方向上的位置参数；　该运算控制单元控制该物件承载装置，使得该物件平台所承载的待测物件以ｘ轴旋转第一旋转角θ↓［１］，该第一旋转角θ↓［１］系为ｓｉｎ↑［－１］（ｂ／＊＊＊）；　该运算控制单元控制该物件承载装置，使得该物件平台所承载的待测物件以ｙ轴旋转第二旋转角θ↓［２］，该第二旋转角θ↓［２］系为ｓｉｎ↑［－１］（ａ／＊＊＊）；　该运算控制单元获得旋转中心位置；　该运算控制单元控制该物件承载装置的高度调整装置，直到旋转中心达到聚焦高度位置参数；以及　该运算控制单元获得调平后的坐标是与初始坐标之间的转换关系。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林耀明，
申请(专利权)人：中茂电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]