非接触表面形状测定装置及测定方法;NON-CONTACT SURFACE CONFIGURATION MEASURING APPARATUS AND METHOD THEREOF

摘要

本发明提供一种可精确测定与雷射探针成很陡的角度的表面之非接触表面形状测定方法。包含有倾斜超过从对于雷射束L而言最佳的测量状态算起的预定角度范围的部分之特定区域，系在使工件转动后测量，以使特定区域内之表面在±30°内。因此，可获得特定区域之精确测量的资料，纵使该特定区域的座标系统异于一般区域时亦然。

主权项

1.一种非接触表面形状测定装置，用以测定物件的表面形状，该装置包含有：用以检测物件的表面的位置之位置检测器，该位置检测器系相对于该装置固定于定位，并用以导引通过物镜的光轴的周围之光学路径的雷射束，通过该物镜而到达该物件，以及使在该物件的表面反射并通过该物镜的雷射束在影像感测器上形成影像，以检测该表面在光轴的方向上的位置；以及用以支撑该物件并在与该光轴相交的第二方向上移动之扫描器，该扫描器相对于该装置固定于定位，并可使该物件绕着与该光轴及该第二方向相交之第三假想轴而转动，其中，设定该物件的表面的法向量与该光轴所形成的角度的范围，以使该位置检测器以预定的位置精度检测表面的位置，固定在该扫描器上之该物件的表面设定有第一连续区域，该第一连续区域中与该物件表面垂直的法向量落于该角度范围内，该物件的表面设定有在该第一区域的边缘与该第一区域重叠之第二连续区域，获得该第一区域上的第一位置资讯，及藉由该扫描器使该物件绕着该第三假想轴转动一预定角度，以使该第二区域内的表面的法向量落于该角度范围内，而获得该第二区域上的第二位置资讯，以及使该第一位置资讯与该第二位置资讯重叠，以使该物件的重叠表面上的各个位置资讯片段实质上一致。 ;2.如申请专利范围第1项之非接触表面形状测定装置，其中，该位置检测器设有自动聚焦光学系统，该自动聚焦光学系统中该物镜在其光轴方向上移动以使反射的雷射束在该影像感测器上形成影像。 ;3.如申请专利范围第1项之非接触表面形状测定装置，其中，该角度范围系相对于该光轴－30°至＋30°之范围。 ;4.一种非接触表面形状测定方法，其系使用一检测器，以导引通过一光学系统的光轴的周围之光学路径的雷射束，通过该光学系统而到达该物件，以及检测在该物件的表面反射而朝光轴的方向之雷射束，以沿着与光轴方向相交之第二方向检测该表面在先轴方向上的位置，以测定该物件的表面形状之非接触方法，该方法包含有以下步骤：设定该物件的表面的法向量与该光轴方向所形成的角度的范围，以用预定的精度进行位置的检测；在该物件的表面上，设定第一连续区域，该第一连续区域中该物件表面的法向量落于该角度范围内；在该物件表面设定在该第一区域的边缘与该第一区域重叠之第二连续区域；获得该第一区域上的第一位置资讯；使该物件绕着与该光轴方向及该第二方向相交之假想轴转动一预定角度，以使该第二区域内的表面的法向量落于该角度范围内，而获得该第二区域上的第二位置资讯；以及使该第一位置资讯与该第二位置资讯重叠，以使该物件的重叠表面上的各个位置资讯片段实质上一致。 ;5.如申请专利范围第4项之非接触表面形状测定方法，其中，该角度范围系相对于该光轴方向±30°之范围。 ;6.如申请专利范围第4项之非接触表面形状测定方法，更包含有以下步骤：在设定该第二区域的步骤之后，在该物件表面设定在该第一区域的另一连缘与该第一区域重叠之第三连续区域；在获得该第二位置资讯的步骤之后，使该物件绕着该假想轴转动一预定角度，以使该第三区域内的表面的法向量落于该角度范围内，而获得该第三区域上的第三位置资讯；以及在重叠该第一与第二位置资讯的步骤之后，使该第一位置资讯与该第三位置资讯重叠，以使该物件的重叠表面上的各个位置资讯片段实质上一致。 ;7.如申请专利范围第6项之非接触表面形状测定方法，其中，该物件为球面透镜或非球面透镜。;第1图系图示雷射探针式表面形状测定装置之结构的示意图；第2图系图示工件之一般区域与特定区域的横剖面图；第3A至3C图系显示工件的一般区域与特定区域内之相对于最佳测量状态之表面的角度之横剖面图；第4图系其中一个特定区域接受测量之工件的横剖面图；第5图系其中一个一般区域接受测量之工件的横剖面图；第6图系其中一个特定区域接受测量之工件的横剖面图；第7图系显示工件表面的倾斜分布及倾斜角偏移之图；以及第8A至8C图系显示组合测量资料的步骤之图。