可授權專利


一種利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統與方法 


專利名稱 利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統與方法
專利國家
   專利證書號
中華民國 I426296
專利權人 國立台北科技大學
發明人 陳亮嘉、郭世炫、陳聖涵、張奕威、王浩偉
應用領域 光電, 電機
需求項目









技術摘要


本發明提供一種共焦顯微形貌量測方法與裝置,其係藉由光柵片產生具有圖案之結構光,再配合偏極片元件與結構光漂移步驟結合聚焦形貌量測原理,以擷取關於一物體對應不同深度之一系列光學影像。接著利用取得每一光學影像中所具有之複數個像素所分別具有之聚焦指標值,以形成對應每一像素所具有的聚焦反應曲線。最後求得每一像素之聚焦反應曲線峰值並根據每一峰值所對應之深度予以重組,以得到關於該物體之形貌特徵。


專利商品特色


1.一種利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其係包括下列步驟:提供通過一具有圖案之線性偏極結構光;將該具有圖案之線性偏極結構光投射至一物體上以形成具有複數個聚焦資訊之結構光;對該物體進行一垂直掃描;於該垂直掃描過程中,以一具有線性偏極調整之影像擷取模組擷取該具有複數個聚焦資訊之結構光,以形成一系列光學影像;偏移該線性偏極結構光以得到另一系列光學影像,其中偏移之範圍係介於該圖案之週期範圍內;以及分析該系列光學影像,以重建該物體之表面形貌。
2.如申請專利範圍第1項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中該具有圖案之線性偏極結構光係為條紋式、弦波式或者是棋盤式結構光。
3.如申請專利範圍第1項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中產生該具有圖案之線性偏極結構光更具有下列步驟:提供一光源;以及使該光源經過一第一線性偏極元件以及具有該圖案之一光柵元件而形成該線性偏極結構光。
4.如申請專利範圍第3項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中該線性偏極結構光更通過一第二線性偏極元件,該第一線性偏極元件與該第二線性偏極元件之間具有一偏極夾角。
5.如申請專利範圍第3項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中該光柵元件係為具有條紋式、弦波式或棋盤式圖案之光柵元件。
6.如申請專利範圍第1項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中產生該具有圖案之線性偏極結構光係利用數位微鏡陣列投射元件產生。
7.如申請專利範圍第1項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其中重建該物體之表面形貌更包括有下列步驟:對每一張影像中關於每一像素之一遮罩進行演算以得到該系列影像中之每一影像中之每一像素所具有之聚焦指標值;根據將每一張影像中相對應之像素所具有之聚焦指標值而建立關於該像素之聚焦深度反應曲線;尋找每一該聚焦深度反應曲線之峰值;以及根據每一峰值所對應之位置而重建該物體之表面形貌。
8.如申請專利範圍第1項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測方法,其係更包括改變該圖案週期之一步驟。
9.一種利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,包括:一偏極結構光模組,其係提供一具有圖案之線性偏極結構光,該偏極結構光模組更具有一發光單元、一第一線性偏極元件以及一光柵元件,該發光單元係提供一光源,該第一線性偏極元件係偏極化該光源,該光柵元件係將該偏極化光源調制成該具有圖案之線性偏極結構光;一顯微物鏡模組,其係將該具有圖案之線性偏極結構光投射至一物體上,以形成具有複數個聚焦資訊之結構光;一具有線性偏極調整之影像擷取模組;一控制單元,其係控制一位移裝置以產生一垂直掃描動作,以使該影像擷取模組擷取該具有複數個聚焦資訊之結構光以形成一系列光學影像,該控制單元更對該系列光學影像進行處理,以重建該物體之表面形貌;以及一線性驅動平台,與該光柵元件以及該控制單元耦接,該線性驅動平台係可根據該控制單元發出之訊號控制該光柵元件進行至少一維方向之線性位移運動,以改變該光柵元件之位置而使具有圖案之線性偏極結構光產生偏移,其中偏移之範圍係介於該圖案之週期範圍內。
10.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該光柵元件係為具有條紋式、弦波式或棋盤式圖案之光柵元件。
11.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該顯微物鏡模組更具有:一光學鏡組,其係具有複數個光學元件;以及一物鏡,其係設置於該光學鏡組與該物體之間,該物鏡更偶接有該位移裝置,其係與該控制單元電訊連接,以驅動該物鏡進行該垂直掃描動作。
12.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該具有線性偏極調整之影像擷取模組,更包括有一第二線性偏極元件以及一影像感測單元。
13.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該控制單元係對每一張影像中關於每一像素之一遮罩進行演算以得到該系列影像中之每一影像中之每一像素所具有之聚焦指標值,然後根據將每一張影像中相對應之像素所具有之聚焦指標值,而建立關於該像素之聚焦深度反應曲線,再尋找每一該聚焦深度反應曲線之峰值,最後根據每一峰值所對應之位置,而重建該物體之表面形貌。
14.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該偏極結構光模組係可產生不同週期圖案之結構光。
15.如申請專利範圍第9項所述之利用光學偏極特性之三維顯微共焦量測系統,其中該物體係設置於與該位移裝置偶接之一承載台上,以進行該垂直掃描動作。


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