光学测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种光学测量装置，用于测量物体的表面特性，光学测量装置包含光学穿透模块、光学测量模块及数据处理模块。光学穿透模块设置于物体的前方并具有至少一光学系数。光学测量模块传送至少一光信号穿透光学穿透模块并射至物体的表面，且经表面反射后的至少一光信号穿透光学穿透模块而形成回馈信号，光学测量模块接收回馈信号。数据处理模块耦接于光学测量模块，其中数据处理模块根据回馈信号与至少一光学系数得到表面特性。
【专利说明】光学测量装置
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种光学测量装置；具体而言，本发明是关于一种能够应用于具高反射性物体并降低测量误差的光学测量装置。
【背景技术】
[0002]非破坏性检测(Nondestructive Testing, NDT)是以不破坏待测物为目的,通过声音、电波、磁力、光线等媒介(Medium)检测物体。此外，非破坏性检测具有不直接碰触待测物的优点，不仅应用于土木及精密产业，更受生医领域广泛使用。一般而言，非破坏性检测包含超音波检测、磁粒检测、红外线检测、雷达检测、光学检测或其他检测。实际上，部分检测方式仍不尽完善，像是媒介能量不足、准确度不高、检测范围有限等。
[0003]在实际情况中，光学检测极具发展性，足以弥补上述缺点。此外，研发人员不断改良光学检测装置，期望提升检测品质，进而扩大测量领域。进一步而论，光学检测除具有非破坏性检测以及即时测量的优点外，更具备高精确度。具体而言，光学干涉检测是为现行常用方法，通过光程差特性以进行各种精密测量。
[0004]然而，原用于生医检测的光学干涉检测装置用于工业领域时，因待测物具有高反射率、不易透光或完全不透光，往往提高测量的困难度，产生较大的测量误差。综合上述诸多因素，如何设计兼具有高精确度并适用于各种待测物的光学检测装置，尤其能够测量具高反射率待测物的光学检测装置，为本发明的主要贡献。
【发明内容】
[0005]有鉴于上述现有技术的问题，本发明提出一种能够用于金属物并提升检测良率的光学测量装置。
[0006]于一方面，本发明提供一种具有光学穿透模块的光学测量装置，可降低测量误差。
[0007]于一方面，本发明提供一种可调整测量模式的光学测量装置，以提升检测良率。
[0008]于另一方面，本发明提供一种可降低光反射率的光学测量装置，能够测量高反射率待测物。
[0009]本发明的一方面在于提供一种光学测量装置，用于测量物体的表面特性，尤其是包含高反射性表面的物体。光学测量装置包含光学穿透模块、光学测量模块及数据处理模块。
[0010]需说明的是，光学穿透模块设置于物体的前方并具有至少一光学系数。光学测量模块传送至少一光信号穿透光学穿透模块并射至物体的表面，且经表面反射后的至少一光信号穿透光学穿透模块而形成回馈信号，光学测量模块接收回馈信号。数据处理模块耦接于光学测量模块，其中数据处理模块根据回馈信号与至少一光学系数得到表面特性。
[0011]在实际应用中，光学测量装置进一步包含控制模块，其中控制模块耦接于数据处理模块与光学穿透模块，根据表面特性决定测量模式。换言之，控制模块能够视物体的表面状况改变测量的方式，以决定最佳化的测量模式。值得注意的是，光学穿透模块具有不同的光学系数，而控制模块可依已知的光学系数及测得的回馈信号输出合适的测量模式。
[0012]相较于现有技术，根据本发明的光学测量装置是利用光学穿透模块具有至少一光学系数，且控制模块比对回馈信号及光学系数以得到表面特性。此外，光学测量装置通过光学穿透模块控制反射光强度，故能够测量具高反射性表面的待测物。在实际应用中，光学测量装置依据表面特性，不但能选择性地改变测量模式，有效进行最佳化的测量方式，故能够测量各种反射率的物体表面。
[0013]关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的光学测量装置的实施例示意图；
[0015]图2为本发明的光学测量模块的实施例示意图；
[0016]图3为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图；
[0017]图4为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图；
[0018]图5为本发明的光学穿透模块的另一实施例示意图；
[0019]图6为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图；
[0020]图7为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图。
[0021]主要元件符号说明:
[0022]1、IA?ID:光学测量装置700:转动轴
[0023]2:物体
[0024]10、10A:光学穿透模块
[0025]20:光学测量模块
[0026]22:表面
[0027]30:数据处理模块
[0028]40:控制模块
[0029]50:光信号
[0030]50A:第一光信号
[0031]50B:第二光信号
[0032]5IB:第二光程差信号
[0033]60:移动模块
[0034]70:转动模块
[0035]110:光学层
[0036]120A:流体光学层
[0037]120B:胶体光学层
[0038]120C:薄膜光学层
[0039]210:分光单元
[0040]220:光程差单元
【具体实施方式】[0041]根据本发明的一具体实施例，提供一种光学测量装置，用于测量物体的表面特性。于此实施例中，光学测量装置可以是光学表面测量装置，尤其是光学干涉仪表面测量装置。
[0042]请参照图1，图1为本发明的光学测量装置I的实施例示意图。如图1所示，光学测量装置I包含光学穿透模块10、光学测量模块20及数据处理模块30。在此实施例中，光学穿透模块10设置于物体2的前方并具有至少一光学系数。需说明的是，物体2为测量对象。至于物体2的种类，可以是任意物体，尤其是包含高反射性表面的物体，包含金属、生物体、植物、生物器官，并无特定的限制。换句话说，光学穿透模块10可以降低物体2的反射光信号强度，故能够测量高反射性表面的表面特性。在实际情况中，光学穿透模块10的设置位置较佳相邻或紧邻于物体2的表面22，但不以此为限。需说明的是，光学穿透模块10的较佳选自透光性材料，包含但不限于亚克力、塑料、玻璃、娃胶、光阻材料及上述材料的任意组合。此外，至少一光学系数包含穿透系数、吸收系数、反射系数或其组合。举例而言，若为穿透系数，其介于O至0.99之间，较佳介于0.1至0.75之间，但不以此为限。
[0043]在实际应用中，光学测量模块20传送至少一光信号穿透光学穿透模块10并射至物体2的表面22，且经表面22反射后的至少一光信号穿透光学穿透模块10而形成回馈信号，光学测量模块20接收回馈信号。如图1所示，数据处理模块30耦接于光学测量模块20，其中数据处理模块30根据回馈信号与至少一光学系数得到表面特性。换言之，光学测量装置I通过数据处理模块30对照回馈信号与光学系数的关系，进而计算物体2的表面特性结果。值得注意的是，表面特性可以是表面轮廓、粗糙度、各表层深度或厚度。
[0044]值得注意的是，光学测量模块20可以是任意形式的光学测量装置，包含光学干涉仪、近场光学显微仪、光学频谱仪，其中光源可以是激光光源、发光二极管光源、红外线光源。在此实施例中，光学测量模块20为光学干涉仪测量装置，但不以此例为限。
[0045]请参照图2,图2为本发明的光学测量模块20的实施例示意图。如图2所示,光学测量模块20包含分光单元210及光程差单元220。举例而言，分光单元210将至少一光信号50分为第一光信号50A及第二光信号50B,其中第一光信号50A穿透光学穿透模块10并射至表面22以产生第一反射光信号。在实际情况中，分光单兀210可以是任意形式的分光元件，例如分光镜或三棱镜，并无特定的限制。此外，第二光信号50B射至光程差单元220以产生第二光程差信号51B，第二光程差信号51B穿透光学穿透模块10并射至表面22以产生第二反射光信号，而第一反射光信号及第二反射光信号穿透光学穿透模块10以形成回馈信号。需说明的是，光程差单元220用以产生光信号的相位差，通过不同相位差的光信号以形成干涉，进而达到测量表面的功效。此外，光程差单元220可以是液晶元件、电致变色元件、压电元件、偏振元件或上述材料的任意组合，但不以此为限。
[0046]换句话说，光学测量模块20使用分光单元210进行分光且通过光程差单元220产生光程差，并通过第一反射光信号及第二反射光信号以形成回馈信号，进而得到物体2的表面特性。需说明的是，图2中光学测量模块20是基于光程差特性进行表面测量。然而，在其他实施例中，光学测量模块20能够使用不同的光学特性达到测量表面的功效，并无特定的限制。
[0047]在其他实施例中，光学测量模块20可以是原用于生医检测的光学干涉模块，能够测量包含高透光性表面的待测物。举例而言，上述待测物可以是眼睛或其他易透光的待测物。然而，若光学测量装置I仅使用光学测量模块20测量包含高反射率表面、不易透光或完全不透光的待测物时，测量结果容易产生误差。进一步而论，光学测量装置I是通过光学穿透模块10降低反射光强度，以具有高准确度的测量结果。此外，本发明的光学穿透模块10能够直接应用于一般生医检测装置或一般透光组织检测装置，不仅无须大幅修改上述检测装置的测量结构，更具有降低成本及提高使用便利度的功效。
[0048]请参照图3，图3为本发明的光学测量装置IA的另一实施例示意图。如图3所示，光学测量装置IA进一步包含控制模块40，其中控制模块40耦接于数据处理模块30与光学穿透模块10，根据表面特性决定测量模式。在实际情况中，决定测量模式的方式可以是手动测量或自动测量。举例而言，使用者能够手动控制测量模式，或是依照测量的表面特性结果而手动控制测量模式。此外，光学测量装置IA能够通过控制模块40根据测量的表面特性自动决定测量模式。在此实施例中，测量模式包含但不限于平面测量模式及立体测量模式，而上述测量模式较佳应用于大面积的表面。此外，控制模块40能够根据表面特性调整光学性质。换言之，光学测量装置IA能够依照表面的光学特性，通过控制模块调整光学穿透模块10的光学结构，以提供更合适的测量方式。
[0049]图4为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图。如图4所示，光学测量装置IB的光学穿透模块IOA包含至少一光学层110，其中每一个光学层110分别具有至少一光学系数，且控制模块40根据表面特性控制或调整至少一光学层110。于实际应用中，至少一光学层110包含流体光学层、薄膜光学层、胶体光学层、固体光学层或其组合。进一步而论，光学测量装置IB可依照欲测量的表面特性而选择使用合适的光学层110，其中每一个光学层110具有不同的光学特性。举例而论，此外，每一个光学层110都可以是层状壳体，且壳体内部具有容置空间，其中容置空间能够容置流体、固体、胶体或其组合，以形成不同性质的光学层110。
[0050]举例而言，如图4所示，流体及胶体分别容置于不同的光学层110以形成流体光学层120A及胶体光学层120B，其中流体光学层120A及胶体光学层120B具有不同的光学系数。换言之，当光学测量装置IB测量表面22，根据回馈信号及光学系数的结果发现超过测量范围，像是反射率过高、吸收率过高，则控制模块40根据表面特性手动调整或自动调整光学层110。需说明的是，光学层110的光学系数包含穿透系数、吸收系数、反射系数或其组合。举例而言，在此实施例中，穿透系数的范围介于0.01?0.99之间；若物体2的反射率过高而超过光学测量装置IB的测量范围，则控制模块40调整光学层110，以提供具较低穿透系数(像是0.3)的光学层110，进而得到测量结果。
[0051]在其他实施例中，光学穿透模块可以贴附或涂布的方式共形覆盖于表面。换言之，光学穿透模块与表面的几何外部轮廓具共同形状。请参照图5，图5为本发明的光学穿透模块的另一实施例示意图；如图5所示，光学穿透模块包含薄膜光学层120C，其中薄膜光学层120C是以贴附的方式共形覆盖于表面22。换言之，薄膜光学层120C通过贴附于表面22，不但大幅减少光学穿透模块与物体2的间隙以避免空气影响测量，更能提高测量的准确度。此外，当薄膜光学层120C或其他类型光学层覆盖于表面22时，对于光学测量装置I而言，薄膜光学层120C及物体2模拟于具数个组织层的测量对象。换言之，薄膜光学层120C的光学系数为已知参数，光学测量装置I能够扣除薄膜光学层120的光学系数以取得物体2的表面特性。
[0052]请参照图6，图6为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图。如图6所示，光学测量装置IC进一步包含移动模块60，其中移动模块60耦接至光学测量模块20及控制模块40。在此实施例中，移动模块60更连接至光学穿透模块10。在实际情况中，移动模块60可以是电动滑轨组、电动载具或其他电动移动装置，并无特定的限制。在实际情况中，光学测量模块20及光学穿透模块10需移动以测量较大面积的表面。在此实施例中，若控制模块40所决定的测量模式为平面测量模式，控制模块40输出平面测量模式至移动模块60，使光学测量模块20及光学穿透模块10沿着表面22移动并针对表面22进行平面测量。举例而言，移动模块60可以连接并带动光学测量模块20及光学穿透模块10移动，同时通过控制模块40输出平面测量模式，以使光学测量模块20随着移动模块60的位移以测量表面的不同区域。相较于其他光学测量装置，光学测量装置IC能够通过移动模块60进行移动，可以进行一维方向的扫瞄测量，更能针对大面积的表面进行完整测量。
[0053]请参照图7，图7为本发明的光学测量装置的另一实施例示意图。如图7所示，光学测量装置ID包含转动模块70，其中转动模块70耦接至控制模块40并具有转动轴700。需说明的是，转动轴700连接于物体2。具体而论，转动轴能够以夹合、卡勾或其他卡合方式连接于物体2，并无特定的限制。此外，若控制模块40所决定的测量模式为立体测量模式，控制模块40输出立体测量模式至转动模块70，转动模块70的转动轴700旋转带动物体2，使得光学测量模块20针对表面22进行立体测量。相对于光学测量装置I?1C，光学测量装置ID能够进行大范围的扫瞄测量，更针对物体2的表面22进行多个区域的测量。
[0054]相较于现有技术，根据本发明的光学测量装置是利用光学穿透模块具有至少一光学系数，且控制模块比对回馈信号及光学系数以得到表面特性。在实际应用中，光学测量装置依据表面特性，不但能选择性地改变测量模式，有效进行最佳化的测量方式，故能够测量各种反射率的物体表面。
[0055]通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
【权利要求】
1.一种光学测量装置，用于测量一物体的一表面特性，其特征在于，该光学测量装置包含: 一光学穿透模块，设置于该物体的前方并具有至少一光学系数； 一光学测量模块，传送至少一光信号穿透该光学穿透模块并射至该物体的一表面，且经该表面反射后的该至少一光信号穿透该光学穿透模块而形成一回馈信号，该光学测量模块接收该回馈信号；以及 一数据处理模块，耦接于该光学测量模块，其中该数据处理模块根据该回馈信号与该至少一光学系数得到该表面特性。
2.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该光学测量装置进一步包含: 一控制模块，耦接于该数据处理模块与该光学穿透模块，根据该表面特性决定一测量模式。
3.如权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，该光学穿透模块包含: 至少一光学层，该至少一光学层分别具有该至少一光学系数，且该控制模块根据该表面特性控制或调整该至少一光学层。
4.如权利要求3所述的光学测量装置，其特征在于，该至少一光学层包含一流体光学层、一薄膜光学层、一胶体光学层、一固体光学层或其组合。
5.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该光学穿透模块的材料可选自亚克力、塑料、玻璃、硅胶、光阻材料及上述材料的任意组合。
6.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该至少一光学系数包含穿透系数、吸收系数、反射系数或其组合。
7.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该光学穿透模块可以贴附或涂布的方式共形覆盖于该表面。
8.如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于，该光学测量模块包含: 一分光单元，将该至少一光信号分为一第一光信号及一第二光信号，其中该第一光信号穿透该光学穿透模块并射至该表面以产生一第一反射光信号；以及 一光程差单元，其中该第二光信号射至该光程差单元以产生一第二光程差信号，该第二光程差信号穿透该光学穿透模块并射至该表面以产生一第二反射光信号，而该第一反射光信号及该第二反射光信号穿透该光学穿透模块以形成该回馈信号。
9.如权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，该光学测量装置进一步包含: 一移动模块，耦接至该光学测量模块及该控制模块，若该控制模块所决定的该测量模式为一平面测量模式，该控制模块输出该平面测量模式至该移动模块，使该光学测量模块沿着该表面移动并针对该表面进行平面测量。
10.如权利要求2所述的光学测量装置，其特征在于，该光学测量装置进一步包含: 一转动模块，耦接至该控制模块并具有一转动轴，其中该转动轴连接于该物体，若该控制模块所决定的该测量模式为一立体测量模式，该控制模块输出该立体测量模式至该转动模块，该转动模块的该转动轴旋转带动该物体，使得该光学测量模块针对该表面进行一立体测量。
【文档编号】G01N21/45GK103575657SQ201310237895
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】王威, 颜孟新, 周忠诚 申请人:明达医学科技股份有限公司