彩色共焦显微系统及其信号处理方法技术方案

本发明专利技术提供一种彩色共焦显微系统及其信号处理方法，其利用第一光纤模块将一侦测光调制成侦测光并经过色散物镜而形成多个子色散光场，再聚焦至待测物上。由该待测物反射的测物光经过与该第一光纤模块共轭的第二光纤模块以形成一滤波光。该滤波光经过分光之后分别投射至一组色彩感测单元以分别感测被分光的两道滤波光，而分别产生聚焦位置相互错位的两组三色光强度信号。再对该两组三色光强信号进行演算以得到三个分别对应不同色光的强度信号比例。最后由最大强度信号比例以及一深度关系曲线得到对应该待测物的表面形貌。本发明专利技术的系统不仅可取得待测物的表面轮廓资讯，同时具有单点共焦的高解析效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为一种彩色共焦显微技术，由其是指一种。
技术介绍
传统的彩色共焦显微系统，一般是架设于桌面上以进行垂直或横向扫描来检测待测物的表面形貌。由于系统体积大与占用空间的问题容易造成不便，对于待测物若是角度过大或是体积庞大的话，以桌上型的结构要进行量测将有其限制性。例如欲量测大型8英寸晶片上所形成的大型集成电路(large scale integration, LSI)晶片的凸块高度,碍于机型结构无法即时变更，因而大幅地减少其实用性。现有技术中，如美国公开US.Pub.N0.2004/0051879则揭露一种共焦位移感测器，以量测待测物的表面形貌。在该技术中，分别利用两组光源产生侦测光，然后利用两组导光元件分别导引侦测光而投射至待测物上，由待测物上反射的面测物光则分别再经该两组导光元件，而分别由每一组导光元件所对应的感测器接收。另外，现有技术中有利用色彩感测单元来感测待测物表面的色彩强度比例，进而根据该色彩强度比例以及深度关系曲线进行演算而得到对应该色彩强度比例的表面深度。然而，在该技术中，会面临到的问题是随着待测物表面对RGB三颜色的反射率不同，而需要建立对应不同颜色反射率的深度关系曲线，因此对于检测人员而言是相当不便。此外，由于现有技术中接收物光的结构多半利用狭缝的结构，因此常与失焦光和杂散光重迭而产生横向干扰(cross talk)的无用信息，因此丧失了影像解析效果。综合上述，因此亟需一种来解决公知技术所产生的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种彩色共焦显微系统，其具有一组色彩感测单元，利用色彩感测单元对于感测的滤波光焦距的摆设位置差异，使得该组色彩感测单元对于待测物上的同一位置的面测物光有不同的强度响应，再藉由不同强度响应的光强度的比例以克服待测物对于不同颜色的待测物有不同颜色反射率的问题。本专利技术提供一种彩色共焦显微系统，其具有可以将侦测光调制成线或面侦测光的第一光纤模块以及与该第一光纤模块共轭对应且对关于该线或面侦测光所形成的线或面测物光进行空间滤波而产生滤波光的一第二光纤模块，接收测物光的光纤模块内每一条光纤将滤除失焦光和杂散光，只允许聚焦光通过，因此可以避免因光点重迭而产生横向干扰的无用信息，使得本专利技术的系统不仅可取得待测物的表面轮廓资讯，同时具有单点共焦的高解析效果。本专利技术提供一种彩色共焦显微系统的信号处理方法，其建立关于该系统的深度关系曲线，然后再根据待测物所反射的线或面测物光于一组色彩感测单元所得到的强度响应根据该深度关系曲线而得到线或面测物光所对应的待测物表面所具有的表面形貌。本专利技术提供一种，其利用一次照射的情况下，经过滤波以及色彩感测单元以得知待测物表面所含有的颜色比例资讯，再根据深度关系曲线，即可得知待测物表面上对应每一个彩色感测单元的像素的位置所具有的表面深度，使得本专利技术的彩色共焦显微系统可以对待测物进行有大面积的检测，以缩短检测所需的时间以及减少在检测过程中，振动所造成的影响。在一实施例中，该彩色共焦显微系统，包括一光源模块，其提供一线或面侦测光；一色散物镜，其使该线或面侦测光产生轴向色散以形成多个聚焦至不同深度的子光场，该多个子光场经由一待测物反射而形成一线或面测物光；一聚光与分光模块，其将该线或面测物光分成一第一测物光以及一第二测物光；一组色彩感测单元，其分别感测该第一测物光以及该第二测物光，而分别产生聚焦位置相互偏移的两组三色光强度信号，其中一组三色光强度信号包含有一第一红光强度信号、一第一绿光强度信号与一第一蓝光强度信号，而另一组三色光强度信号则包含有一第二红光强度信号、一第二绿光强度信号与一第二蓝光强度信号；以及一信号处理单元，其分别对该组色彩感测单元所感测到的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行反折积运算消除横向干扰，该信号处理单元再对消除完横向干扰的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行演算，以得到一红光正规化聚焦比例指标、一绿光正规化聚焦比例指标以及一蓝光正规化聚焦比例指标。在另一实施例中，本专利技术提供一种彩色共焦显微系统的信号处理方法，其包括有下列步骤:提供一彩色共焦显微系统，其具有一色散物镜以及一组色彩感测单元；建立关于该彩色共焦显微系统的一深度关系曲线；利用该色散物镜使一线或面侦测光产生轴向色散以形成多个聚焦至不同深度的子光场，该多个子光场经由一待测物反射而形成一线或面测物光；将该线或面测物光分成一第一测物光以及一第二测物光，并使该第一测物光以及该第二测物光分别聚焦至一聚焦焦点；以该组色彩感测单元分别撷取关于该第一测物光以及该第二测物光，而分别产生聚焦位置相互偏移的两组三色光强度信号，其中一组三色光强度信号包含有一第一红光强度信号、一第一绿光强度信号与一第一蓝光强度信号以及另一组三色光强度信号包含有一第二红光强度信号、一第二绿光强度信号与一第二蓝光强度信号；分别以反折积演算法消除该组色彩感测单元所感测到的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号的横向干扰；对消除完横向干扰的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行演算，以得到一红光正规化聚焦比例指标、一绿光正规化聚焦比例指标以及一蓝光正规化聚焦比例指标，再由该红光正规化聚焦比例指标、该绿光正规化聚焦比例指标以及该蓝光正规化聚焦比例指标选出一最大比例指标；以及根据该深度关系曲线以及该最大比例指标决定出该待测物表面位置的高度。本专利技术的有益功效在于:彩色共焦显微系统可以避免因光点重迭而产生横向干扰的无用信息，使得本专利技术的系统不仅可取得待测物的表面轮廓资讯，同时具有单点共焦的高解析效果。另外，由于本专利技术的彩色共焦显微系统的信号处理方法是将线或面侦测光，经由待测物反射以形成线或面测物光，再对该线或面测物光进行分析，因此可以在一次照射的情况下即可得知待测物表面上对应每一个彩色感测单元的像素的位置所具有的表面深度，进而快速建立出待测物的表面形貌。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1A为本专利技术的彩色共焦显微系统第一实施例示意图；图1B为本专利技术的彩色共焦显微系统第二实施例示意图；图1C与图1D为DMD结构与控制反射光示意图；图2A与图2B为本专利技术的第一光纤模块的光纤接口单元剖面示意图；图2C为本专利技术的第一光纤模块的光纤接口单元另一实施例示意图；图3A与图3B为第一光纤模块与第二光纤模块的共轭关系示意图；图3C图3C为线形第一光纤模块与线形第二光纤模块的共轭关系示意图；图4A与图4B为本专利技术的彩色感测单元不同配置位置示意图；图5为本专利技术的彩色共焦显微系统信号处理方法流程示意图；图6A与图6B为本专利技术的建立深度关系曲线流程示意图；图7为第一校正滤波光与第二校正滤波光所含的光强度信号示意图；图8A与图SB为本专利技术对应不同色彩感测单元所具有的校正红光强度曲线以及深度关系曲线示意图；图8C为红光、绿光以及蓝光的深度关系曲线示意图；图8D为本专利技术的对应单一色光的深度关系曲线另一实施例不意图；图SE为本专利技术的红光、绿光以及蓝光的深度关系曲线另一示意图；图8F与图8G为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种彩色共焦显微系统，其特征在于，包括：一光源模块，其提供一线或面侦测光；一色散物镜，其使该线或面侦测光产生轴向色散以形成多个聚焦至不同深度的子光场，该多个子光场经由一待测物反射而形成一线或面测物光；一聚光与分光模块，其将该线或面测物光分成一第一测物光以及一第二测物光；一组色彩感测单元，其分别感测该第一测物光以及该第二测物光，而分别产生聚焦位置相互偏移的两组三色光强度信号，其中一组三色光强度信号包含有一第一红光强度信号、一第一绿光强度信号与一第一蓝光强度信号，而另一组三色光强度信号则包含有一第二红光强度信号、一第二绿光强度信号与一第二蓝光强度信号；以及一信号处理单元，其分别对该组色彩感测单元所感测到的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行反折积运算消除横向干扰，该信号处理单元再对消除完横向干扰的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行演算，以得到一红光正规化聚焦比例指标、一绿光正规化聚焦比例指标以及一蓝光正规化聚焦比例指标。

【技术特征摘要】
1.一种彩色共焦显微系统，其特征在于，包括: 一光源模块，其提供一线或面侦测光； 一色散物镜，其使该线或面侦测光产生轴向色散以形成多个聚焦至不同深度的子光场，该多个子光场经由一待测物反射而形成一线或面测物光； 一聚光与分光模块，其将该线或面测物光分成一第一测物光以及一第二测物光； 一组色彩感测单元，其分别感测该第一测物光以及该第二测物光，而分别产生聚焦位置相互偏移的两组三色光强度信号，其中一组三色光强度信号包含有一第一红光强度信号、一第一绿光强度信号与一第一蓝光强度信号，而另一组三色光强度信号则包含有一第二红光强度信号、一第二绿光强度信号与一第二蓝光强度信号；以及 一信号处理单元，其分别对该组色彩感测单元所感测到的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行反折积运算消除横向干扰，该信号处理单兀再对消除完横向干扰的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行演算，以得到一红光正规化聚焦比例指标、一绿光正规化聚焦比例指标以及一蓝光正规化聚焦比例指标。2.如权利要求1的彩色共焦显微系统，其特征在于，其中的一色彩感测单元设置于该第一测物光的聚焦焦点之前，另一色彩感测单元设置于该第二测物光的聚焦焦点之后。3.如权利要求1的彩色共焦显微系统，其特征在于，该信号处理单元演算后，由该红光、该绿光以及该蓝光的正规化聚焦比例指标选出一最大比例指标，根据该最大比例指标以及其对应的深度关系曲线，以决定出待测物表面位置的高度。4.如权利要求1的彩色共焦显微系统，其特征在于，该色散物镜包括两个以上的色差透镜，该色散物镜使该线或面侦测光产生轴向色散。5.如权利要求1的彩色共焦显微系统，其特征在于，该光源模块更包括有: 一光源；以及 一第一光纤模块，其具有至少一条呈一维阵列排列的第一光纤，以将光源提供的光调制成该线或面侦测光。6.如权利要求5的彩色共焦显微系统,其特征在于,在该色散物镜与该聚光与分光模块之间更具有一第二光纤模块，其具有至少一条呈一维阵列排列的第二光纤，该至少一条第二光纤分别与该至少一条第一光纤呈共轭对应，以对该线或面测物光进行空间滤波。7.如权利要求1的彩色共焦显微系统，其特征在于，更包括有一反射元件，其中，该色散物镜将该线或面测物光聚焦于该反射元件上，该反射元件再将该线或面测物光反射至该聚光与分光模块上。8.如权利要求7的彩色共焦显微系统，其特征在于，该反射元件为一微阵列反射元件。9.一种彩色共焦显微系统的信号处理方法，其特征在于，包括有下列步骤: 提供一彩色共焦显微系统，其具有一色散物镜以及一组色彩感测单元； 建立关于该彩色共焦显微系统的一深度关系曲线； 利用该色散物镜系使一线或面侦测光产生轴向色散以形成多个聚焦至不同深度的子光场，该多个子光场经由一待测物反射而形成一线或面测物光； 将该线或面测物光分成一第一测物光以及一第二测物光，并使该第一测物光以及该第二测物光分别聚焦至一聚焦焦点；以该组色彩感测单元分别撷取关于该第一测物光以及该第二测物光，而分别产生聚焦位置相互偏移的两组三色光强度信号，其中一组三色光强度信号包含有一第一红光强度信号、一第一绿光强度信号与一第一蓝光强度信号以及另一组三色光强度信号包含有一第二红光强度信号、一第二绿光强度信号与一第二蓝光强度信号； 分别以反折积演算法消除该组色彩感测单元所感测到的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号的横向干扰； 对已消除横向干扰的该第一红光、该第一绿光与该第一蓝光强度信号以及该第二红光、该第二绿光与该第二蓝光强度信号进行演算，以得到一红光正规化聚焦比例指标、一绿光正规化聚焦比例指标以及一蓝光正规化聚焦比例指标，再由该红光正规化聚焦比例指标、该绿光正规化聚焦比例指标以及该蓝光正规化聚焦比例指标选出一最大比例指标；以及 根据该深度关系曲线以及该最大比例指标决定出该待测物表面位置的高度。10.如权利要求9的彩色共焦显微系统的信号处理方法，其特征在于，建立该深度关系曲线更包括有下列步骤: 对一参考校正平面进行一垂直扫描，使该线或面侦测光投射至该参考校正平面上的一位置而成多个分别聚焦至不同深度的校正线或面测物光； 将该校正线或面测物光分光以形成一第一校正测物光以及一第二校正测物光，使该组色彩感测单元分别撷取 关于不同扫描深度的该第一校正测物光，以得到一第一校正红光强度曲线、一第一校正绿光强度曲线与一第一校正蓝光强度曲线以及关于不同扫描深度的该第二校正测物光，以得到一第二校正红光强度曲线、一第二校正绿光强度曲线与一第二校正蓝光强度曲线；以及 分别对该第一校正红光强度曲线与该第二校正红光强度曲线、该第一校正绿光强度曲线与该第二校正绿光强度曲线以及该第一校正蓝光强度曲线与该第二校正蓝光强度曲线进行一反折积演算与一正规化聚焦比例指标演算，以分别得到一红光深度关系曲线、一绿光深度关系曲线以及一蓝光深度关系曲线。11.如权利要求10的彩色共焦显微系统的信号处理方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮嘉，张奕威，
申请(专利权)人：陈亮嘉，
类型：发明
国别省市：