專利名稱：動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于 一 種干涉信號(hào)解析的方法，且特
別是有關(guān)于 一 種動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光干涉表面形貌顯微量測(cè)儀，以測(cè)量微結(jié) 構(gòu)表面三軸向起起伏的尺寸為主，多屬靜態(tài)量測(cè)，應(yīng) 用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包含晶圓的表面粗糙度和平面度的 量測(cè)、激光標(biāo)記深度的量測(cè)、覆晶制程中金球凸塊的 尺寸和共面度的量測(cè)、液晶平面顯示器中新式彩色濾
光片上間隔柱(spacer)尺寸和高度的量測(cè)、光纖端 面和微光學(xué)元件表面形貌的量測(cè)等等。近幾年開(kāi)始， 陸續(xù)有人將動(dòng)態(tài)量測(cè)的功能附加上去，更拓展這類量 測(cè)儀的應(yīng)用領(lǐng)域，至涵蓋微機(jī)械和微光機(jī)電產(chǎn)業(yè)里， 功能元件和薄膜等動(dòng)態(tài)行為的觀察和測(cè)量。
圖1為已知的 一 種靜態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖， 而其乃利用白光垂直干涉條紋量測(cè)靜態(tài)的待測(cè)物表面輪廓，相關(guān)的說(shuō)明請(qǐng)參閱中國(guó)臺(tái)灣第1 2 3 7 6 8 5號(hào) 專利。請(qǐng)參考圖1 ，已知的靜態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)1 0 0包括 光源產(chǎn)生器1 1 0 、分光器1 2 0 、干涉鏡組1 3 0 、 成像單元1 4 0以及位移器1 5 0 ，而此靜態(tài)量測(cè)機(jī) 構(gòu)1 0 0是用于量測(cè)待測(cè)物5 0于靜態(tài)時(shí)的表面輪 廓。
承接上述，光源產(chǎn)生器l 1 0產(chǎn)生的光束1 1 2 會(huì)經(jīng)由分光器1 2 0反射而入射至干涉鏡組1 3 0 ， 而光束l 1 2會(huì)經(jīng)由干涉鏡組1 3 0而分為參考光束 1 1 2 a與量測(cè)光束1 1 2 b ， 其中量測(cè)光束1 1 2 b 會(huì)入射至待測(cè)物5 0表面，并由待測(cè)物5 0表面反射 回干涉鏡組1 3 0中。參考光束1 1 2 a會(huì)與量測(cè)光束 1 1 2b合光而形成干涉光束l 1 4，且干涉光束1 1 4會(huì)再次經(jīng)由分光器1 2 0而入射至成像單元1 4 0 以產(chǎn)生干涉影像。
成像單元1 4 0可為如電荷耦合元件(Charge Coupled Device, CCD)的陣列式光積分器，而成像單 元1 4 0中任 一 像素所接受到的干涉光束1 1 4強(qiáng)度 即對(duì)應(yīng)待測(cè)物5 0表面上特定區(qū)域的干涉程度。由位 移器1 5 0上下位移以調(diào)變參考光束1 1 2 a與量測(cè) 光束1 1 2 b之間的光程差，造成干涉光束1 1 4的強(qiáng) 度變化，以擷取靜態(tài)干涉信號(hào)，其中干涉光束l 1 4的強(qiáng)度因序列不同光程差的改變即為此靜態(tài)千涉信 號(hào)。
圖2 A為靜態(tài)干涉信號(hào)的示意圖，其中橫軸對(duì)應(yīng)位
移器的位移量，而縱軸對(duì)應(yīng)干涉強(qiáng)度。圖2 B為發(fā)生最
大干涉強(qiáng)度對(duì)比的位移對(duì)應(yīng)于待泖J物表面輪廓的示
思圖請(qǐng)參考圖2 A、2B與圖1，對(duì)應(yīng)待測(cè)物50表
面上任區(qū)域而改變位移器150的位移量即會(huì)
擷取不同強(qiáng)度的靜態(tài)干涉信號(hào)。一般而言，發(fā)生最大
干涉強(qiáng)度對(duì)比的精確位置即可對(duì)應(yīng)待測(cè)物50表面輪
廓的咼度。換句話說(shuō)，干涉信號(hào)的形狀可由波包圍繞
起來(lái)，而波包中心的精確位置即可對(duì)應(yīng)待測(cè)物50表
面輪廓的咼度°
當(dāng)魂測(cè)物50表面輪廓的高度變化時(shí)，干涉光束
1 1 4強(qiáng)度對(duì)應(yīng)位移器1 5 Q的位移量亦會(huì)有所變 化，使得發(fā)生最大干涉強(qiáng)度對(duì)比的精確位置改變。由 對(duì)待測(cè)物5 0所有區(qū)域量測(cè)發(fā)生最大干涉強(qiáng)度對(duì)比的 精確位置，即可求得待測(cè)物5 0的表面輪廓影像。
亦即，對(duì)靜態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行三維輪廓重建的步驟 即為由量測(cè)每 一 像素發(fā)生最大干涉強(qiáng)度對(duì)比的精確位 置，而算出待測(cè)物5 0的對(duì)應(yīng)區(qū)域的表面輪廓的高度。 當(dāng)計(jì)算待測(cè)物5 O全部表面輪廓的高度，即完成建立 待測(cè)物的表面輪廓影像。此外，靜態(tài)干涉信號(hào)除了可重建待測(cè)物的表面輪廓影像，亦可對(duì)待測(cè)物進(jìn)行靜態(tài) 特性量測(cè)。
圖3為已知的 一 種動(dòng)態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參考圖3 ,已知的動(dòng)態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)3 0 0與靜態(tài)量測(cè)
機(jī)構(gòu)1 0 0 (如圖1所示)相似，其差別在于動(dòng)態(tài)量
測(cè)機(jī)構(gòu)3 0 0更包括頻閃控制器3 1 0與驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3
2 0 ，而此動(dòng)態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)3 0 Q是用于量測(cè)待測(cè)物5 0于振動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)特性與表面輪廓。
承接上述，待測(cè)物50是置放于驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3 2 0
上，而頻閃控制器3 10輸入相同頻率的信號(hào)至光源
產(chǎn)生器110與驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3 2 Q ，使得光源產(chǎn)生器1
1 0以特定頻率產(chǎn)生頻閃脈沖光束3 12，并使驅(qū)動(dòng)
平臺(tái)320帶動(dòng)待測(cè)物50以此特定頻率振動(dòng)。
頻閃脈沖光束3 12會(huì)經(jīng)由分光器12 0、干涉
鏡組130與待測(cè)物50進(jìn)行干涉后，而形成干涉光
束3 14入射至成像單元1 4 0以產(chǎn)生干涉影像。以
成像單元140的單一像素而言，由位移器15 0上
下位移造成干涉光束314的強(qiáng)度變化，可得動(dòng)態(tài)干
涉信號(hào)其中干涉光束31 4的強(qiáng)度因序列不同光程
差的改變即為此動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。
計(jì)算動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)中發(fā)生最大干涉強(qiáng)度對(duì)比的精
確位置，可得待測(cè)物50的對(duì)應(yīng)區(qū)域的表面輪廓的高
9度。當(dāng)計(jì)算待測(cè)物5 0全部區(qū)域的高度，即完成建立 待測(cè)物的表面輪廓影像。此外，動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除了可 重建待測(cè)物的表面輪廓影像，亦可對(duì)待測(cè)物進(jìn)行動(dòng)態(tài) 特性量測(cè)。
圖4A為待測(cè)物振動(dòng)量與頻閃脈沖光束的周期示
血 思圖請(qǐng)參考圖4 A與圖3 ，待測(cè)物5 0的振動(dòng)周期T
與頻閃脈沖光束3 1 2的周期相同，而頻閃脈沖光束
312的脈沖時(shí)刻相較于待測(cè)物5 0的初始振動(dòng)周期
時(shí)刻可間隔延遲時(shí)間t c ，其中延遲時(shí)間可任意調(diào)整。
一般而言，頻閃脈沖光束3 1 2的脈沖時(shí)間S T遠(yuǎn)小于
待測(cè)物5 0的振動(dòng)周期T ，使得對(duì)于頻閃脈沖光束3 1 2而言，其在照射到待測(cè)物5 0的脈沖時(shí)間S T內(nèi)，待
測(cè)物5 O輪廓表面的振動(dòng)位置幾乎沒(méi)有改變。
如此—來(lái)，前述方法即可獲得干涉對(duì)比良好的動(dòng)
態(tài)干涉信號(hào)， 進(jìn)而可計(jì)算動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的最大干涉強(qiáng)
度對(duì)比的精確位置，以進(jìn)行待測(cè)物50在振動(dòng)瞬間狀
態(tài)的二維輪廓重建。
然而5當(dāng)待測(cè)物50的振動(dòng)頻率增大時(shí)，會(huì)使得
其振動(dòng)周期T減少而不再遠(yuǎn)大于頻閃脈沖光束3 1 2 的脈沖時(shí)間S T 。對(duì)于頻閃脈沖光束3 1 2而言，其在
照射到待測(cè)物5 0的脈沖時(shí)間S T內(nèi)，待測(cè)物5 0輪廓
表面的振動(dòng)位置改變幅度增大，使得干涉光束3 1 4同時(shí)包含待測(cè)物50輪廓表面不同振動(dòng)位置的干涉信
息。在成像單元1 4 0將干涉光束3 1 4積分后，會(huì) 導(dǎo)致動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的干涉對(duì)比降低。
圖4 B為待測(cè)物于高頻振動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)示 意圖。請(qǐng)參考圖4B、圖4A與圖3，由于振動(dòng)周期T 并非遠(yuǎn)大于頻閃脈沖光束3 1 2的脈沖時(shí)間5 T ，會(huì)使 得動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的干涉對(duì)比降低且影像模糊(噪聲比 降低)。這會(huì)導(dǎo)致不易計(jì)算動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的最大干涉強(qiáng)
度對(duì)比的精確位置，進(jìn)而無(wú)法精確重建待測(cè)物5 0的 三維輪廓。
盡管減少頻閃脈沖光束3 1 2的脈沖時(shí)間S T可
以提升動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的千涉對(duì)比，然而因?yàn)轭l閃脈沖 光束3 1 2 并非數(shù)學(xué)上理想的Delta函數(shù)，使得脈沖 時(shí)間S T仍有物理上的極限。如此 一 來(lái)，已知?jiǎng)討B(tài)量測(cè) 待測(cè)物表面輪廓的方法無(wú)法有效應(yīng)用于待測(cè)物高頻振 動(dòng)的情形。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供 一 種動(dòng)態(tài)量測(cè)干 涉信號(hào)解析的方法，當(dāng)待測(cè)物處于高頻振動(dòng)時(shí)，亦可 有效地量測(cè)待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性與動(dòng)態(tài)時(shí)的表面輪廓。
為達(dá)上述或是其它目的，本發(fā)明提出一種動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，適于量測(cè)待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性 與動(dòng)態(tài)時(shí)的表面輪廓，此動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方 法包括下列步驟自待測(cè)物的表面輪廓擷取動(dòng)態(tài)干涉
信號(hào)；對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行反褶積(deconvolution) 運(yùn)算，以求得還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，可對(duì)還原動(dòng)態(tài)干涉影像 進(jìn)行三維輪廓重建，以求得待測(cè)物的表面輪廓影像。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，可自待測(cè)物的表面輪廓 擷取動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)之前，先設(shè)定頻閃脈沖光束的相位。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，可于求得待測(cè)物的表面 輪廓影像之后，改變頻閃脈沖光束的相位。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的反褶積運(yùn)算可包 括由頻域與時(shí)域互轉(zhuǎn)的運(yùn)算。
在本發(fā)明的—1實(shí)施伊J中>上述對(duì)動(dòng)態(tài)干涉影像進(jìn)
行該反褶積運(yùn)算的過(guò)程更包括下列步驟將頻閃脈沖
光束的強(qiáng)度由時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域?qū)?dòng)態(tài)干涉信號(hào)由時(shí)
域轉(zhuǎn)換至頻域于頻域中計(jì)算動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以頻
閃脈沖光束的強(qiáng)度對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以頻閃脈沖光
束的強(qiáng)度的值進(jìn)行反轉(zhuǎn)換運(yùn)算以求得還原動(dòng)態(tài)干涉信
號(hào)
在本發(fā)明的實(shí)施例中>上述的反轉(zhuǎn)換運(yùn)算可為
反傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)胃或其它可處理頻域轉(zhuǎn)為時(shí)域的轉(zhuǎn)換
12運(yùn)算。
在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，上述的方法是配合干涉 量測(cè)裝置而動(dòng)態(tài)量測(cè)待測(cè)物于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉信號(hào)，且
干涉量測(cè)裝置例如為Mi rau式干涉儀、Michel son式干 涉儀或L i nn i k式干涉儀，以及其它可進(jìn)行光干涉量測(cè) 的裝置。
綜上所述，在本發(fā)明的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的 方法中，將動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)先進(jìn)行反褶積運(yùn)算，以先求 得干涉對(duì)比較佳的還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。此還原動(dòng)態(tài)干 涉信號(hào)經(jīng)過(guò)進(jìn) 一 步分.析后，可獲得待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性， 亦可進(jìn)行三維輪廓重建，以精確重建待測(cè)物的表面輪 廓。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更 明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖， 作詳細(xì)說(shuō)明如下，其中
圖1為已知的 一 種靜態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A為靜態(tài)干涉信號(hào)的示意圖。
圖2 B為發(fā)生最大干涉強(qiáng)度對(duì)比的位移量對(duì)應(yīng)于 待測(cè)物表面輪廓的示意圖。圖3為 一 種動(dòng)態(tài)量測(cè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4 A為待測(cè)物振動(dòng)量與頻閃脈沖光束的周期示 意圖。
圖4 B為待測(cè)物于高頻振動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)示意圖。
圖5為依據(jù)本發(fā)明 一 實(shí)施例的動(dòng)態(tài)量測(cè)表面輪廓
的方法的流程圖。
圖6 A與圖6 B分別為動(dòng)態(tài)干涉影像與還原動(dòng)態(tài)干 涉影像的示意圖。
圖7為依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的動(dòng)態(tài)量測(cè)表面輪 廓的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖5為依據(jù)本發(fā)明 一 實(shí)施例的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào) 解析的方法的流程圖，而本發(fā)明的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào) 解析方法所使用的量測(cè)結(jié)構(gòu)可為如圖3的動(dòng)態(tài)量測(cè)機(jī) 構(gòu)。請(qǐng)參考圖5與圖3 ，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào) 解析的方法包括下列步驟當(dāng)待測(cè)物5 0振動(dòng)時(shí)，擷 取動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)S5 1，其中干涉光束3 1 4的強(qiáng)度因 序列不同光程差的改變即為此動(dòng)態(tài)千涉信號(hào)。前述已 詳述擷取動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的過(guò)程，于此便不再贅述。當(dāng)待測(cè)物5 Q于高頻振動(dòng)時(shí)，會(huì)使得動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)的干涉對(duì)比降低。由對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行反褶積運(yùn)算，便可求得還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)S 52，苴 z 、中還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)具有較高的干涉對(duì)比度稍先說(shuō)明的是若是先將待測(cè)物5 0于"靜態(tài)"時(shí)的干涉狀態(tài)相對(duì)于兀美的頻閃脈沖光束312而言與頻閃脈沖光束312(實(shí)際上)視為特定的褶積運(yùn)算即可有效對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行反褶積運(yùn)算而還原出待測(cè)物50相當(dāng)于靜態(tài)"時(shí)的干涉狀態(tài)。相關(guān)的公式推導(dǎo)與理論說(shuō)明將于稍后詳加敘述。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，接著可對(duì)還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行三維輪廓重建，以求得待測(cè)物的表面輪廓影像S5 3 。由于還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)員有較高的干涉對(duì)比度，因此本發(fā)明可精確重建待測(cè)物50的二維輪廓，以大幅提升量測(cè)待測(cè)物50表面輪廓的精確度附帶一提的是，前述已提及如何對(duì)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行二維輪廓重建，而類{以的方法亦適用于還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)，于此便不再贅述。此外，本發(fā)明亦可分析還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)，以對(duì)待測(cè)物5 0進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性量觀lj 。以下，將針對(duì)反褶積運(yùn)算的部份進(jìn)行理論公式推導(dǎo)與說(shuō)明。首先，待測(cè)物5 0于靜態(tài)時(shí)任 一 區(qū)域的干 涉光源強(qiáng)度可表示為-C 1 )
其中I為千涉光源強(qiáng)度，隨著待測(cè)物表面的位置Z
而改變。1。為平均千涉光源強(qiáng)度，C(z)為干涉條紋 對(duì)比。^ e=2(m/(l + /))，而/為目鏡的校正系數(shù)，m為干 涉條紋的序數(shù)，A 4)為相位。
干涉光源強(qiáng)度在不同的干涉 同的數(shù)學(xué)參數(shù)形式表現(xiàn)。在本實(shí) 式分光干涉儀為例作說(shuō)明，熟悉 應(yīng)用于其它種類的分光干涉儀。
當(dāng)待測(cè)物5 0以其振幅"，3 行正弦振動(dòng)時(shí)，待測(cè)物5 0表面
為
z(ft ， Z, a) 二 z。 + z(<y， f ， a) z, (w， f ， a) = a sin(6)/ +
其中z 。為零光程差位置，而z ,為振動(dòng)的位移量，
且t為時(shí)間參數(shù)。
將式(2 )與(2 - 1 )代入式(1 )，即可得待
量測(cè)裝置下可具有不 施例中，僅以 Mirau 此項(xiàng)技術(shù)者當(dāng)可輕易
辰動(dòng)頻率^ ，相位^進(jìn) 區(qū)域的位置z可表示
(2 )
(2 - 1 )測(cè)物50于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉光源強(qiáng)度為
<formula>formula see original document page 17</formula>
(3 )
當(dāng)式(3 )中的時(shí)間參數(shù)t被固定時(shí)，即為待測(cè) 物5 0于振動(dòng)時(shí)特定的"靜態(tài)"干涉狀態(tài)。亦即，對(duì) 于完美的頻閃脈沖光束3 1 2而言(數(shù)學(xué)上理想的 Delta函數(shù))，式(3)可是為對(duì)應(yīng)頻閃脈沖光束3 1 2的"靜態(tài)"干涉狀態(tài)。
換言之，式(3 )即為本發(fā)明實(shí)際欲求得的干涉 狀態(tài)。然而，頻閃脈沖光束3 1 2并非為Delta函數(shù)， 而在實(shí)務(wù)上，頻閃脈沖光束3 1 2可由高斯函數(shù)表示 為
<formula>formula see original document page 17</formula>
(4 )
其中&為頻閃脈沖光束的標(biāo)準(zhǔn)差 (standard deviation), Pc為最大光強(qiáng)，tc為頻閃脈沖光束的中心時(shí)間(可參考圖4 A ，亦即延遲時(shí)間t C )。將頻閃脈沖光束312從時(shí)間參數(shù)t轉(zhuǎn)換為位移參數(shù)z而表示為<formula>formula see original document page 18</formula>,其中z c為頻閃脈沖光束3 1 2的中心位置，為 脈沖光于標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)間內(nèi)的z軸上的光強(qiáng)度分布范圍，z 軸為位移器1 5 0的位移軸向，v為待測(cè)物5 0振動(dòng)位 移的速度(v = fl^cos(6^ + 0))。干涉光束3 1 4可視為由頻閃脈沖光束3 1 2與 待測(cè)物50于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉光源所褶積(convolution)出來(lái)的信號(hào)，則干涉光束3 1 4的強(qiáng) 度Is便可表示為其中②為數(shù)學(xué)上的褶積運(yùn)算符號(hào)。<formula>formula see original document page 18</formula>在式(6 )中，若振動(dòng)頻率^固定，且鎖定特定相 位，即延遲時(shí)間t C固定，則可以在頻閃脈沖光束3 12的寬度內(nèi)，取得頻閃脈沖光束3 1 2與待測(cè)物5 0 于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉光源所褶積出來(lái)干涉光束3 1 4信號(hào)。當(dāng)位移器1 5 0調(diào)整位移而進(jìn)行垂直掃描時(shí)，待 測(cè)物5 O振動(dòng)中心會(huì)隨著垂直掃描而不斷地接近及遠(yuǎn) 離零光程差位置z 。，因此必須要再加入垂直掃描的參 數(shù)至式(6)，而將式(6)改寫為下式其中z^)為待測(cè)物5 0振動(dòng)中心與零光程差位置z 相距的位移。設(shè)定新參數(shù)"(0-z("，Z，") + zJ0后再次整理改寫式 (7 )可得=/0 1 + C(zO, f, a) + zt O))cos — OO, f, a) + zfc O)) + ~尸,(7 )<formula>formula see original document page 20</formula>(8 )值得注意的是，在式(8)中干涉光束3 1 4的 強(qiáng)度Is的參數(shù)僅為時(shí)間參數(shù)t的時(shí)域(time domain) 表示，而干涉光束3 1 4的強(qiáng)度Is(d(t))即為實(shí)際 量測(cè)到的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。在本發(fā)明的 一 實(shí)施例中，為使能輕易對(duì)干涉光束 3 1 4的強(qiáng)度I s進(jìn)行反褶積以求得待測(cè)物5 0于動(dòng)態(tài) 時(shí)的干涉光源強(qiáng)度I (如式(3 ))，可將式(8 )由時(shí) 域轉(zhuǎn)為步頁(yè)域 (frequency domain) 而以頻率參數(shù) w 表 示為<formula>formula see original document page 20</formula>(9 )因此將式(9 )移項(xiàng)后再進(jìn)行由頻域轉(zhuǎn)換為時(shí)域 的反轉(zhuǎn)換運(yùn)算即得待測(cè)物5 0于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉光源強(qiáng) 度I為棚l(10)其中待測(cè)物5 0于動(dòng)態(tài)時(shí)的干涉光源強(qiáng)度I即為進(jìn)行反褶積運(yùn)算后的還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。雖然在式(1 o )中是以反傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)算而由頻域轉(zhuǎn)換為時(shí)域，但是本發(fā)明并不限定反轉(zhuǎn)換運(yùn)算的方式。舉例而言，式(1 0)亦可為反拉普拉斯 (Laplace) ( )轉(zhuǎn)換運(yùn)算，端看實(shí)際運(yùn)算方便而定。具體而言，反褶積運(yùn)算的過(guò)程乃先將頻閃脈沖光 束3 1 2的強(qiáng)度P由時(shí)域轉(zhuǎn)為頻域。由于頻閃脈沖光 束3 1 2可由實(shí)驗(yàn)設(shè)定調(diào)整，因此P(d(w))即為已 知的參數(shù)。此外，亦將實(shí)際量測(cè)到的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)由 時(shí)域轉(zhuǎn)為頻域，而得于頻域中的干涉光束3 1 4的強(qiáng) 度Is ( d ( w))，接著，將干涉光束3 1 4的強(qiáng)度Is(d(w))除以 頻閃脈沖光束3 1 2的強(qiáng)度P ( d ( w ))后，再進(jìn)行反 轉(zhuǎn)換運(yùn)算即可得到還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。圖6A與圖6B分別為動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)與還原動(dòng)態(tài)干 涉信號(hào)的示意圖，其中圖標(biāo)為待測(cè)物5 0某 一 區(qū)域干 涉強(qiáng)度對(duì)應(yīng)位移器位移的坐標(biāo)圖，而選用的振動(dòng)頻率^ 為2 0 5. 4 KHz 。請(qǐng)參考圖6A與圖6B，由對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行反褶積運(yùn)算，即可求得千涉對(duì)比較佳的還 原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)，以使能精確重建待測(cè)物5 0的表面 輪廓，或是精確對(duì)待測(cè)物50進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性量測(cè)。本發(fā)明的精神在于將實(shí)際量測(cè)到的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)視為由如式3 )所示的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)與脈沖光束312褶積而成，由反褶積運(yùn)算可得到還原動(dòng)態(tài)干涉狀態(tài)C即為如式(3 )所示的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào))。刖述的公式推導(dǎo)僅說(shuō)明解釋本發(fā)明的特定實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的范圍。此外反褶積運(yùn)算的較佳方式例如是先將脈沖光束312的強(qiáng)度轉(zhuǎn)為頻域，將量測(cè)到的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以脈沖光束3 1 2的強(qiáng)度后再進(jìn)行反轉(zhuǎn)換運(yùn)算，以求得還原動(dòng)態(tài)干涉狀態(tài)。另外，本發(fā)明并不限定反褶積運(yùn)算的方式，如式(8 )所示，本發(fā)明亦可不通過(guò)時(shí)域頻域轉(zhuǎn)換的方式，而在時(shí)域中直接反褶積運(yùn)算而得如干涉強(qiáng)度I ( d ( t ))的還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D3，本發(fā)明并不限定干涉量測(cè)裝置與干涉鏡組130的種類。舉例而言，干涉量測(cè)裝置可為M式干涉儀、Michelson式干涉儀、1Linn:式干涉儀或其它合適種類的干涉儀。此外，在本實(shí)施例中，光源產(chǎn)生器1 1 o例如是 白光發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)以產(chǎn)生頻閃脈沖光束3 1 2作說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限定 光源產(chǎn)生器1 1 0的種類。另外，成像單元1 4 Q除 了是電荷耦合元件之外，亦可為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS )或其它合適的陣列式光積分器。另外，光源產(chǎn)生器1 1 0產(chǎn)生頻閃脈沖光束3 1 2的效果可等同于限制成像單元1 4 0接收光源的時(shí) 間。亦即可控制成像單元1 4 0周期性的開(kāi)啟短暫的 快門，其同樣可獲得動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。圖7為依據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的動(dòng)態(tài)量測(cè)表面輪 廓的方法的流程圖。請(qǐng)參考圖7 ，圖7的流程圖與圖 5的流程圖相似，其差別在于首先設(shè)定頻閃脈沖光束 3 1 2的相位S 5 0 ，換句話說(shuō)，即為設(shè)定頻閃脈沖光 束3 1 2的延遲時(shí)間t c (如圖4 A所示)。特定頻閃脈沖光束3 1 2的相位可以量測(cè)待測(cè)物 5 O于振動(dòng)中的特定相位(如波峰、波谷或是節(jié)點(diǎn))， 熟悉此項(xiàng)技術(shù)者當(dāng)可輕易了解，于此便不再贅述。當(dāng) 求得待測(cè)物5 0的表面輪廓影像后，可改變頻閃脈沖 光束的相位S 5 4 ，以再對(duì)待測(cè)物5 0于振動(dòng)中的其它 相位進(jìn)行量測(cè)。當(dāng)對(duì)頻閃脈沖光束3 1 2的所有相位 進(jìn)行掃描后，即可求得待測(cè)物5 0的振動(dòng)模態(tài)S 5 5 。此外，盡管前述是以待測(cè)物5 0在外力振動(dòng)的情形為例作說(shuō)明，不過(guò)本發(fā)明的方法同樣適用于待測(cè)
50在白振動(dòng)下的情形，而求得還原動(dòng)態(tài)干涉ft號(hào)。
綜上所述在本發(fā)明的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)解析的方法
中，由于先將動(dòng)態(tài)千涉信號(hào)進(jìn)行反褶積運(yùn)算，以求得
干涉對(duì)比較佳的還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。如此可精確重建
待測(cè)物的表面輪廓，或是對(duì)待測(cè)物進(jìn)行較佳的動(dòng)態(tài)特
性量測(cè)特別是待測(cè)物在高頻振動(dòng)時(shí)，本發(fā)明的方法
所求得的還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)具有較佳的干涉對(duì)比。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非
用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)
明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此
本發(fā)明的保:護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為
準(zhǔn)
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)解析的方法，適用于量測(cè)一待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性與動(dòng)態(tài)時(shí)的表面輪廓，其特征在于，該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)解析的方法包括該待測(cè)物振動(dòng)時(shí)，擷取一動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)；對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行一反褶積運(yùn)算，以求得一還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。
2 .如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)解析的方 法，其特征在于，其中該反褶積運(yùn)算包括由頻域與時(shí) 域互轉(zhuǎn)的運(yùn)算。
3 .如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)解析的方 法，其特征在于，其中對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行該反褶 積運(yùn)算的步驟包括將 一 頻閃脈沖光束的強(qiáng)度由時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域；將該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換至頻域；于頻域中，計(jì)算該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以該頻閃脈沖 光束的強(qiáng)度；以及對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以該頻閃脈沖光束的強(qiáng)度的 值進(jìn)行由頻域轉(zhuǎn)為時(shí)域的 一 反轉(zhuǎn)換運(yùn)算以求得該還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)
4.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中該反轉(zhuǎn)換運(yùn)算為反傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)算。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中還包括對(duì)該還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行三維輪廓重建，以求得該待測(cè)物的表面輪廓影像，干涉信號(hào)解析干涉量測(cè)裝置而時(shí)的表面輪廓，
6.i c h e1 s o n式干動(dòng)態(tài)涉儀或Linnik式干涉儀。
7 . —種動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，適用于量 測(cè) 一 待測(cè)物于動(dòng)態(tài)時(shí)的表面輪廓及該待測(cè)物的振動(dòng)模 態(tài)，其特征在于，該動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法包 括設(shè)疋一頻閃脈沖光束的相位；白該待領(lǐng)3物的表面輪廓擷取一動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)；對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行 一 反褶積運(yùn)算，以求得動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)對(duì)該還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行三維輪廓重建，以得該待測(cè)物的 一 表面輪廓影像；以及 改變?cè)擃l閃脈沖光束的相位。
8 .如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中該反褶積運(yùn)算還包括由頻 域與時(shí)域互轉(zhuǎn)的運(yùn)算。
9 .如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行該反褶積運(yùn)算的步驟包括:將該頻閃脈沖光束的強(qiáng)度由時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域；將該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)由時(shí)域轉(zhuǎn)換至頻域；于頻域中，計(jì)算該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以該頻閃脈沖光束的強(qiáng)度；以及對(duì)該動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)除以該頻閃脈沖光束的強(qiáng)度的值進(jìn)行由頻域轉(zhuǎn)為時(shí)域的一反轉(zhuǎn)換運(yùn)算以求得該還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中該反轉(zhuǎn)換運(yùn)算為反傅利葉轉(zhuǎn)換運(yùn)算。11.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，其特征在于，其中是配合一干涉泖J裝置而動(dòng)態(tài)量測(cè)該待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性與動(dòng)態(tài)時(shí)的表面輪廓，且該干涉量測(cè)裝置為Mirau式干涉儀、Michelson 式干涉儀或Linnik式干涉儀。
全文摘要
一種動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法，適用于量測(cè)待測(cè)物的動(dòng)態(tài)特性，此動(dòng)態(tài)量測(cè)干涉信號(hào)解析的方法包括下列步驟當(dāng)待測(cè)物振動(dòng)時(shí)，擷取動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)；對(duì)動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)進(jìn)行反褶積運(yùn)算，以求得還原動(dòng)態(tài)干涉信號(hào)。
文檔編號(hào)G01B9/021GK101294791SQ200710097698
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者張中柱, 陳亮嘉, 陳金亮, 黃耀庭 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院