发明名称 量测物体位移至次奈米级解析度之设备与方法
摘要 一种量测物体位移至次奈米级解析度之设备,其包含一雷射光产生器、一分光镜组、一全像片、两光纤导线、两空间滤波器、一黑白摄影机、及一资讯处理器。该雷射光产生器用以产生所需之同调的雷射光源。该分光镜组用以将该雷射光产生器产生之同调的雷射光源分为二束雷射光束。该全像片用于记录该工件变形前后之影像,而形成一干涉影像。该两光纤导线之一端连接于该分光镜组,分别地导引该分光镜组之二束雷射光束。该两空间滤波器用以扩大该雷射光束,分别地连接于该两光纤导线之另一端,将光纤导线所导引二束雷射光束之一束入射物体后,再反射至该全像片,另一束直接入射该全像片。该黑白摄影机用以撷取该全像片之干涉影像。该资讯处理器连接于该黑白摄影机,将该干涉影像转换成一灰阶值分布,并计算该工件之变形量。五、(一)、本案代表图为:第____8____图(二)、本案代表图之元件代表符号简单说明:200 量测物体位移至次奈米级解析度之设备202 雷射光产生器 204 分光镜206 光纤导线 207 光纤导线208 空间滤波器 209 空间滤波器210 全像片 212 雷射光束213 雷射光束 214 雷射光源220 工件 224 压电转换器226 夹具 228 物件平台230 黑白摄影机 240 资讯处理器
申请公布号 TW588153 申请公布日期 2004.05.21
申请号 TW092121010 申请日期 2003.07.31
申请人 国立中山大学 发明人 钱志回;吴以德;陈太平;陈永昌;谢其昌;邱以泰;王中鼎;蔡明郎
分类号 G01B9/021;G01B11/16 主分类号 G01B9/021
代理机构 代理人 花瑞铭 高雄市前镇区中山二路七号十四楼之一
主权项 1.一种量测物体位移至次奈米级解析度之设备,用 以量测一工件之面外变形量,其包含: 一雷射光产生器,用以产生同调的雷射光源; 一分光镜组,用以将该雷射光产生器产生之同调的 雷射光源分为二束雷射光束; 一全像片,用于记录该工件变形前后之影像,而形 成一干涉影像; 两导光元件,其一端连接于该分光镜组,分别地导 引该分光镜组所产生之二束雷射光束; 两空间滤波器,分别地连接于该两导光元件之另一 端,将光纤导线所导引二束雷射光束之一束入射该 工件后,再反射至该全像片,另一束直接入射该全 像片; 一黑白摄影机,用以撷取该全像片之干涉影像;以 及 一资讯处理器,连接于该黑白摄影机,将该干涉影 像转换成一灰阶値分布,藉此计算该工件之变形量 。2.依申请专利范围第1项之量测物体位移至次奈 米级解析度之设备,另包含: 一平行光镜组,配置于该空间滤波器与该工件之间 ,用以将该空间滤波器之雷射光束变成平行光束。 3.依申请专利范围第1项之量测物体位移至次奈米 级解析度之设备,另包含: 一物件平台,使该工件放置其上。4.依申请专利范 围第1项之量测物体位移至次奈米级解析度之设备 ,另包含: 一压电转换器,使该工件产生一变形量。5.依申请 专利范围第1项之量测物体位移至次奈米级解析度 之设备,其中该导光元件系为一平面镜组。6.依申 请专利范围第1项之量测物体位移至次奈米级解析 度之设备,其中该导光元件系为一光纤导管。7.依 申请专利范围第1项之量测物体位移至次奈米级解 析度之设备,其中该雷射光束系为氦氖雷射光。8. 依申请专利范围第1项之用于量测物体位移至次奈 米级解析度之设备,其中该黑白摄影机具有一电荷 耦合元件(charge coupled device;CCD)。9.一种量测物体 位移至次奈米级解析度之方法,包含下列步骤: 提供一雷射产生器,产生同调的雷射光源; 提供一分光镜组,将该雷射光产生器产生之同调的 雷射光源分为二束雷射光束; 提供两导光元件,其一端连接于该分光镜组,分别 地导引该分光镜组之二束雷射光束; 提供两空间滤波器、一工件、及一全像片,该两空 间滤波器分别地连接于两导光元件之另一端,将该 两导光元件所导引二束雷射光束之一束入射该工 件后,再反射至该全像片,另一束直接入射该全像 片; 于全像片记录该工件变形前后之影像,而形成一干 涉影像; 提供一黑白摄影机,撷取该全像片之干涉影像;以 及 提供一资讯处理器,连接于该黑白摄影机,将该干 涉影像转换成一灰阶値分布,藉此计算该工件之变 形量。10.依申请专利范围第9项之量测物体位移至 次奈米级解析度之方法,另包含下列步骤: 提供一平行光镜组,配置于该空间滤波器与该工件 之间,用以将该空间滤波器之雷射光束变成平行光 束。11.依申请专利范围第9项之量测物体位移至次 奈米级解析度之方法,另包含下列步骤: 提供一物件平台及一夹具,该夹具固定该工件于该 物件平台上。12.依申请专利范围第9项之量测物体 位移至次奈米级解析度之方法,另包含下列步骤: 提供一压电转换器,使该工件产生一变形量。13.依 申请专利范围第9项之量测物体位移至次奈米级解 析度之方法,其中该导光元件系为一平面镜组。14. 依申请专利范围第9项之量测物体位移至次奈米级 解析度之方法,其中该导光元件系为一光纤导管。 15.依申请专利范围第9项之量测物体位移至次奈米 级解析度之方法,其中该雷射光束一般系为氦氖雷 射光。16.依申请专利范围第9项之量测物体位移至 次奈米级解析度之方法,其中该黑白摄影机具有一 电荷耦合元件(charge coupled device;CCD)。17.一种干涉 影像之量测方法,其包括下列步骤: 提供一干涉影像; 利用一摄影机,撷取该干涉影像,并转换成一灰阶 値分布; 计算该干涉影像之灰阶数値的变化; 藉由该灰阶数値的变化,计算干涉影像之亮纹序数 値;以及 藉由该亮纹序数値,计算位移。图式简单说明: 第1图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之平面示意图。 第2图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之平面示意图。 第3图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之一干涉条纹图。 第4图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之虚像光强度与相位差之 关系图。 第5图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之灰阶値与工件之面外变 形量之关系图。 第6图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备之一干涉条纹图,其显示该 干涉条纹亮纹序为1/2。 第7图为根据本发明之一实施例之量测物体位移至 次奈米级解析度之设备灰阶等位线之解析度示意 图。 第8图为根据本发明之另一实施例之量测物体位移 至次奈米级解析度之设备之配置示意图。 第9a图为根据本发明之第一实验之一干涉条纹图 。 第9b图为根据本发明之第一实验之一灰阶値分布 图。 第10a图为根据本发明之第二实验之一干涉条纹图 。 第10b图为根据本发明之第二实验之一灰阶値分布 图。
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