光学光斑影像多重放大取像装置的制作方法

本发明涉及一种光学光斑影像多重放大取像装置，尤其是指一种以激光打在粗糙表面，而产生干涉效应，即通过光件产生的绕射光之间，彼此干涉，经过放大之后，再加以取像的装置与方法，特别适合使用在极精密测量及定位(如：半导体设备)等技术工程上。

背景技术：

1、在精密测量及定位光学仪器时，常使用优质的光发射器，一般仍以激光为主，由于激光为一同调性很高的一种光源；若将此种激光打到一粗糙物体表面时，该粗糙物体表面的峰顶与谷底的高、低差在四分之一波长至二分之一波长(或其倍数)时，就会产生干涉、绕射图样，一般称为激光光斑(laser speckle)，且因为前述由激光打到的粗糙表面，多半是由研磨等方式制作出来的，其粗糙高、低是不规则的3d结构体，因此前述由激光束打在粗糙物体表面，所产生的激光光斑也是一种不规则的图像，这激光光斑图像可以代表这粗糙表面上局部表面的唯一印记，也就是说此物体表面没有一处相应点的激光光斑图像是相同的，它是某个定点的唯一标志，因此该定点可以在测量上定位为起始点、中间特定点、终点，可以作为精密测量的光学定位的用途，例如：精密测量机具或技术工程之上，能得到极其精准的测量。

2、请参看图5所示，为现有利用激光光斑应用的基本结构图，主要是设有一光发射器80，将光线l0打在具有粗糙表面82的反射台81上，经过干涉、绕射，再投射在成像幕90上，而该成像幕90上的成像表面91就会显示出该区域独一无二的光斑92排列，并据此作为测量的起始点、中间特定点或终点，在测量工程上具有特别的意义。

3、激光光斑运用在测量方面，最早大约在2003年美国专利为us 6642506b1公开利用此光斑的技术开始，较著名是于2008年在中国专利cn101751148b等专利的发表，均有提及有关利用光斑影像作为物体一维位移量的测量方法，但在实际运用时，对于需要高速及高精度，甚至在超高精度位移测量时，这些光学装置的设计，就无法得到优良的观测及测量，主要是因为这些光学装置的设计，皆无法有效的将该激光光斑快速、有效而清晰的放大展现，因此虽然是激光光斑的技术运用，多半仍只限于简单的不甚精密，或速度不快的短距离测量工作，如：鼠标及不甚精密的测量技术工程的产品上而已，对于较高精密且需要放大激光光斑，作为精密测量后续的工作则只能止步不前。

4、以上所述是目前激光光斑测量技术瓶颈所在之处，但因为优良的激光光斑测量技术应是足够将更细微的光斑图像放大观测，才可以将测量的工作调节至更为精准的程度，其至于能够在一些场合提供更高速的移动来使用，等到特定点时，又要得到优质的清晰光斑影像，方能使得在高级的光学定位及测量的机具上得心应手，并在此领域上更上一层楼。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种光学光斑影像多重放大取像装置，通过一光发射器来发射激光至一粗糙表面上，使激光与粗糙表面的凹、凸点产生干涉及绕射，再反射至成像表面而形成光斑，但在此之前先经过一光栏及特殊设计的光学系统，将此光斑图像放大，再依需要透过分光镜等支光学系统，可以将物体表面同一局部小点分别以不同放大倍率成像于ccd或cmos等2d影像传感器，获得多重放大倍率的光斑图像，据此运用此多重即时光斑图像，以供快速精密定位的功能。

2、为达到上述的目的，本发明将由下列实施例来达成：

3、本发明提供一种光学光斑影像多重放大取像装置，其设有一反射台，具有一粗糙表面；另设一光发射器，能射出激光光线于该反射台的粗糙表面上；在该反射台的粗糙表面相对于光发射器发出的激光光线的反射方向，分别设有一外光栏及一第一光学系统，并且使该反射的光线经光栏而进入该第一光学系统；该第一光学系统具有第一光学镜及第二光学镜，该第一光学镜的焦距小于该第二光学镜的焦距，并在该第一光学镜及该第二光学镜的中间再设一内光栏；另在该第一光学系统的第二光学镜外侧再设有一接收光线的第一传感器，据此以提供清晰而精准放大的光斑图像，以使精密的测量工作能达到更高的技术水准。

4、承上所述，本发明又可在该外光栏及该第一光学系统之间，再设一具反射膜的方形分光棱镜，且在该分光棱镜的反射膜反射侧边，再增设第二光学系统，该第二光学系统具有第一光学镜、内光栏、第二光学镜，并在该第二光学系统的后方设置相对应的第二传感器；且该第二光学系统与第一光学系统的放大倍率为不同，据此以达到高速移动测量、提供清晰而精准放大的光斑图像，以使精密的测量工作能达到更高的技术水准。

技术特征：

1.一种光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，至少包含有:

2.根据权利要求1所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统上设有调整镜片机构。

3.根据权利要求1所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该外光栏及该第一光学系统之间，再设一具反射膜的方形分光棱镜，且在该分光棱镜的反射膜反射侧边，再增设第二光学系统，该第二光学系统具有第一光学镜、内光栏、第二光学镜，并在该第二光学系统的后方设置相对应的第二传感器；且该第二光学系统与第一光学系统的放大倍率为不同。

4.根据权利要求1所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统的该第一光学镜及该第二光学镜均为凸透镜。

5.根据权利要求1所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统的该第一光学镜为凹透镜，而该第二光学镜为凸透镜。

6.根据权利要求3所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统的该第一光学镜及该第二光学镜均为凸透镜。

7.根据权利要求3所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统的该第一光学镜为凹透镜，而该第二光学镜为凸透镜。

8.根据权利要求3所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第二光学系统的该第一光学镜及该第二光学镜均为凸透镜。

9.根据权利要求3所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第二光学系统的该第一光学镜为凹透镜，而该第二光学镜为凸透镜。

10.根据权利要求3所述的光学光斑影像多重放大取像装置，其特征在于，该第一光学系统及第二光学系统上设有调整镜片机构。

技术总结
本发明公开一种光学光斑影像多重放大取像装置，主要通过一光发射器来发射(半导体激光或其他形态的)激光至一粗糙表面上，使激光与粗糙表面的凹、凸点产生干涉及绕射形成光斑，再反射至成像表面而形成光斑图像，但在此之前先经过一光栏及特殊设计的光学系统，将此光斑图像放大，再依需要透过分光镜等支光学系统，可以将物体表面同一局部小点分别以不同放大倍率成像于CCD或CMOS等2D影像传感器，获得多重放大倍率的光斑图像，据此运用此多重即时光斑图像，以供快速精密定位的功能。

技术研发人员：刘克迅,陈宝全
受保护的技术使用者：刘克迅
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12