物體尺寸量測系統及方法

專利名稱：物體尺寸量測系統及方法
技術領域：
本發明是關于一種物體尺寸量測系統，尤指一種于待測物(例如液晶)的厚度兩端面分別設置有共焦顯微裝置，以量測該待測物厚度的量測系統；及關于一種應用于前述系統的量測方法。
背景技術：
液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)的顯示質量受下列三種參數影響顯示顏色(display color)、響應速度(response speed)和指向穩定度(orientation stability)，而液晶層厚度(cell gap)則是影響上述三項參數的重要因子。
液晶層厚度在傳統量測架構上為假設液晶分子在狹縫中的排列為理想狀態，使符合Mauguin’s限制(Mauguin’s limit)，但實際上這卻是主要量測誤差來源之一，對于研發人員精確分析面板整體表現造成許多不便。一般而言，液晶厚度的量測誤差都希望能控制在0.1μm內，且以非接觸式量測裝置為佳，以避免對LCD表面造成損傷，因此發展架構簡單及快速量測液晶層厚度的裝置及方法，對于LCD技術研發具有實質的效益。
液晶分子在常溫下具有雙折射特性，根據不同排列的模態有不同的量測方式。液晶于兩片玻璃間隙的厚度量測方式，主要為利用光通過偏振片(polarizer)產生與配向方向相同的偏振光入射，并使穿透或反射光通過另一偏振片(或稱檢偏器，analyzer)量得入射光與穿透或反射光之間的光強度變化，配合已知的液晶材料特性，可將結果換算為光學相位延遲(phase retardation)并計算出液晶層厚度。
NEC公司于1993年提出US5434671專利，其中提到在液晶層前后各放置一片偏振片，其偏振方向采取預先決定的角度，旋轉液晶層可得到厚度對應的光強度變化。
Sharp公司于2001年提出US6757062專利，是有關于反射式液晶顯示器，揭露將液晶層置于平臺上，光束通過偏振片垂直入射后于液晶層底部經反射層反射后，利用類似上述原理量得液晶層厚度。
上述量測方式主要針對TN形式液晶層，對于垂直配向型(VA Type)液晶層，由于其在未施加電壓時光束無法穿透，1999年由Otsuka公司提出的US6628389專利采用光束斜向入射方式，同樣地在液晶層兩側各加上一片偏振片以得到光強度變化與光學相位延遲的關系。
1990年日本OAK制作公司發明了“液晶層厚度測定裝置”，由于液晶分子有雙折射率，以及整個液晶層有配向膜對液晶分子做配向，該裝置主要的測定方法為將偏振片和檢偏器的光軸方向互相垂直，并分別和液晶層的配向成45度，以量測出光強度與入射光波長的關系，進而計算液晶層厚度。該裝置中并安裝一組共焦顯微物鏡組，透過顯微鏡上的三眼鏡筒來做液晶層的觀察與位置的定位。除此之外，尚有利用FT-NIR分析，如Sharp于2000年提出的US6636322專利，其揭露的方法對于含有PALC(plasmaaddress liquid crystal)基板的面板亦可做精確量測，不過仍然需要于基板兩側放置偏振片與檢偏器始得到液晶層穿透或反射光的干涉條紋與對應光學相位延遲的變化，以計算液晶層厚度。
由前述諸案的公開，可以得知液晶厚度量測方法的多樣性，但均利用液晶材料的雙折射效應。
目前，用于量測液晶厚度的裝置多采用計算液晶層的光學相位延遲，此種技術是先以光學干涉法量測尚未注入液晶材料空間厚度，然后再注入液晶材料，并使液晶旋轉，以量測該空間厚度。然而，采用光學干涉法量測未注入液晶的空間厚度實屬困難且不甚精確，乃因該空間包含有銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)透明導電層、配向膜、薄膜晶體管(Thin FilmTransistor，TFT)以及彩色濾光片等結構，因此會導致多重的量測干擾。雖可將上述對象個別量測，但將使得整個量測程序變的十分復雜且耗時，并且所取得的量值亦不夠精確。
光學顯微鏡是現代精密的量測儀器，廣泛應用于材質的表面微結構、生物樣本的表面微小特征及動態行為、或生物薄膜、膠原蛋白、細胞運動、液體界面或液/氣體界面特性等研究上。至于工業應用方面，數字多用途光盤(DVD)與薄膜晶體管(TFT)等產品制程的檢測上，也都需使用光學顯微鏡。光學顯微鏡在先天上具有非破壞檢測的特性，同時具有不必對待測樣本作特殊處理就可直接觀察的優勢。然而，由于光波的繞射現象，使其解析力受限于半波長的等級(一般稱為繞射極限)。
共焦顯微鏡(confocal microscope)利用針孔進行空間濾波，使影像分辨率稍加優越于光學顯微鏡，同時又具有縱向檢測的能力，因此廣泛使用在半導體薄膜厚度檢測、生物活體切面結構分析的研究上。
有關傳統共焦顯微裝置的架構及原理，將由圖7至圖9詳加說明。
如圖7及圖8所示，傳統共焦顯微裝置100包含光源10、分光鏡11、第一物鏡12、第二物鏡13、針孔14、光偵測器15、第一透鏡18及第二透鏡19。一待測物16設置于位移裝置(圖未示)上且位于第一物鏡12的后方。由光源10出射且經由第一透鏡18、第二透鏡19、分光鏡11至第一物鏡12的準直的激光束17聚焦于待測物16的表面后，由該待測物16的表面反射，再經由分光鏡11、第二物鏡13及針孔14到達光偵測器15。由于待測物16的表面在第一物鏡12的焦平面上，且針孔14亦位于第二物鏡13的焦平面上，因此所有的光線都會通過針孔14而被光偵測器15所接收，請參考圖8中的實線部分，使光偵測器15輸出最大的訊號。當待測物16如箭頭所示依軸向方向移動時，該待測物16的表面將離開第一物鏡12的焦平面(參考圖8中粗虛線所示的待測物16，其平面稱為離焦平面)，先前由待測物16反射的光(請參考圖8中的細虛線部分)將被阻擋而無法穿過針孔14，從而無法到達光偵測器15，因此光偵測器15輸出的訊號較弱。根據繞射理論，通過針孔14的光強度與待測物16離焦的距離是成sinc2函數的關系，其軸向移動位移與光強度變化如圖9所示。

發明內容
本發明的目的在提供一種物體尺寸量測系統，尤指一種于待測物(例如液晶)的厚度兩端面分別設置有共焦顯微裝置，以量測該待測物厚度的量測系統。
本發明的另一目的在提供一種物體尺寸量測方法，可快速量測應用前述物體尺寸量測裝置量測的待測物。
為實現上述目的，本發明提供的物體尺寸量測系統，包含第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置及位移裝置，該第一及第二共焦顯微量測裝置對稱于待測物厚度方向分別配置，其中該第二共焦顯微量測裝置的物鏡載置于該位移裝置上并隨該位移裝置的軸向移動而接近或遠離該物鏡所面向的待測物的端面。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一及第二共焦顯微量測裝置均包含光源、分光鏡、第一物鏡、第二物鏡、針孔、光偵測器、第一透鏡及第二透鏡，且該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡即前述載置于該位移裝置上的物鏡。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光源輸出的光束經該第一共焦顯微量測裝置的第一透鏡及第二透鏡形成準直光束入射于該第一共焦顯微量測裝置的分光鏡，前述光束穿過該分光鏡經第一物鏡聚焦于待測物第一端面上，再由前述待測物的第一端面反射光束沿原路徑經該分光鏡來到該第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡，聚焦并穿過該第一共焦顯微量測裝置的針孔而為該第一共焦顯微量測裝置的光偵測器所接收；前述第二共焦顯微量測裝置依前述光路鏡射于前述第一共焦顯微量測裝置，該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡負載于位移裝置上使該物鏡的聚焦光束聚焦于待測物的第二端面上。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述位移裝置軸向移動使其負載的第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點與第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點重合，其穿透光束沿第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡、分光鏡、第二物鏡、針孔至光偵測器，此時前述的位移裝置位移值設為第一位置點。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述由待測物第一端面的反射光束經第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第一端面重合。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述由待測物第二端面的反射光束經第二共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第二端面重合。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一及第二共焦顯微裝置的兩第一物鏡焦點重合時，第二共焦顯微量測裝置的光偵測器輸出最大光強度值設為前述位移裝置的第一位置點，于第一及第二共焦顯微裝置之間置入一待測物，前述位移裝置軸向移動至該光偵測器第二次偵測最大光強度值，設為第二位置點，前述兩位置點的差值即為該待測物的尺寸值。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述待測物的尺寸值為液晶的厚度值。
依據本發明提供的物體尺寸量測系統，還包含第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置、位移裝置及兩雙光束干涉儀，該第一及第二共焦顯微量測裝置對稱于待測物厚度方向分別配置，其中該第二共焦顯微量測裝置的物鏡載置于該位移裝置上并隨該位移裝置的軸向移動而接近或遠離該物鏡所面向的待測物的端面，前述兩雙光束干涉儀系分別設置于每一共焦顯微量測裝置的第一物鏡與其面向的待測物端面之間。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述每一雙光束干涉儀均包含參考面鏡及分光鏡。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一及第二共焦顯微量測裝置均包含光源、分光鏡、第一物鏡、第二物鏡、針孔、光偵測器、第一透鏡及第二透鏡，且該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡即前述載置于該位移裝置上的物鏡。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光源輸出的光束經該第一共焦顯微量測裝置的第一透鏡及第二透鏡形成準直光束入射于該第一共焦顯微量測裝置的分光鏡，前述光束穿過該分光鏡入射該第一物鏡，當光束經該第一物鏡聚焦時，由前述干涉儀分成兩道光，此兩道光分別入射于前述待測物表面及該干涉儀，且此兩道光沿著原路徑經前述分光鏡來到該第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡，聚焦并同時發生干涉作用而穿過該第一共焦顯微量測裝置的針孔被該第一共焦顯微量測裝置的光偵測器所接收；前述第二共焦顯微量測裝置依前述光路鏡射于前述第一共焦顯微量測裝置，該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡負載于位移裝置上使該物鏡的聚焦光束聚焦于待測物的第二端面上。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述位移裝置軸向移動使其負載的第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點與第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點重合，其穿透光束沿第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡、分光鏡、第二物鏡、針孔至光偵測器，此時前述的位移裝置位移值設為第一位置點。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述由待測物第一端面的反射光束經第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第一端面重合。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述由待測物第二端面的反射光束經第二共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第二端面重合。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述第一及第二共焦顯微裝置的兩第一物鏡焦點重合時，第二共焦顯微量測裝置的光偵測器輸出最大光強度值設為前述位移裝置的第一位置點，于第一及第二共焦顯微裝置之間置入一待測物，前述位移裝置軸向移動至該光偵測器第二次偵測最大光強度值，設為第二位置點，前述兩位置點的差值即為該待測物的尺寸值。
所述的物體尺寸量測系統，其中前述待測物的尺寸值系為液晶的厚度值。
本發明提供的運用上述物體尺寸量測系統進行的物體尺寸量測方法，包含提供具有第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置及位移裝置的物體尺寸量測系統；使第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡及第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面重合；將前述位移裝置的位置點設為第一位置點；將待測物置于前述兩第一物鏡間；使第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與待測物第一端面重合；移動位移裝置，使第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與待測物第二端面重合；將前一步驟的位移裝置的位置點設為第二位置點；計算前述第一位置點及第二位置點的差值，該差值即為待測物的尺寸值。
所述的物體尺寸量測方法，其中前述第二共焦顯微量測裝置的光偵測器得最大光強度值時，為前述第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面重合或前述第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述待測物的第二端面重合。
所述的物體尺寸量測方法，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光偵測器得最大光強度值時，為前述第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述待測物的第一端面重合。


圖1顯示本發明的物體尺寸量測系統的第一具體實施例。
圖2顯示圖1的系統歸零光路圖。
圖3顯示本發明的物體尺寸量測系統的第二具體實施例。
圖4顯示圖3所示的第二具體實施例的量測基準示意。
圖5為應用于本發明的待測物的剖面圖，顯示該待測物呈多層層狀配置。
圖6顯示本發明的物體尺寸量測方法的流程圖。
圖7顯示傳統共焦顯微裝置的架構圖，并顯示其光路。
圖8顯示圖7中的待測物于水平(軸向)方向移動時的光路變化圖。
圖9顯示圖8的焦平面與離焦平面的光強度變化圖。
具體實施例方式
本發明的前述目的或特征，將依據附圖加以詳細說明，惟需明了的是，附圖及所舉的例，只是做為說明而非在限制或縮限本發明。
如圖1所示，本發明的物體尺寸量測系統1包含第一共焦顯微量測裝置1A、第二共焦顯微量測裝置1B及位移裝置30，該第一共焦顯微量測裝置1A及第二共焦顯微量測裝置1B以鏡射方式分別配置于待測物(例如液晶)40A厚度方向的第一及第二兩側端面且每一裝置均具有如圖7所示的由光源10、分光鏡11、第一物鏡12、第二物鏡13、針孔14、光偵測器15、第一透鏡18及第二透鏡19所構成的公知傳統共焦顯微裝置100的架構，并且第二共焦顯微量測裝置1B的第一物鏡12B載置于該位移裝置30上。前述待測物40A為外覆有一(或多)層玻璃層41(或透光層)的液晶，該待測物40A置放于第一共焦顯微量測裝置1A的第一物鏡12A及第二共焦顯微量測裝置1B第一物鏡12B中間。
于進一步說明圖1所示的物體尺寸量測系統1如何量測物體(即液晶層44)厚度的前，將先說明該物體尺寸量測系統1如何進行系統歸零。
如圖2所示(其中省略的各組件編號仍請參照圖1)并請配合圖6所示的流程圖，該系統歸零的架構系架構于圖1所示物體尺寸量測系統1，惟省略第二共焦顯微量測裝置1B的光源10B、第一透鏡18B及第二透鏡19B。有關系統歸零及量測步驟如下
由第一共焦顯微量測裝置1A的光源10A出射的激光束經第一透鏡18A、第二透鏡19A、分光鏡11A、第一物鏡12A聚焦于焦平面上，載置于位移裝置30上的第二共焦顯微量測裝置1B的第一物鏡12B經該位移裝置30的軸向移動而使其焦平面與第一共焦顯微量測裝置1A的第一物鏡12A的焦平面重合(圖中X點，即圖6所示的步驟S1)；該光束沿第二共焦顯微量測裝置1B的第一物鏡12B、分光鏡11B且經第二物鏡13B聚焦后穿過針孔14B投射于光偵測器15B，此時該光偵測器15B接收到最大光強度值，定為位移裝置的歸零位置點(即第一位置點，系統歸零，為圖6所示的步驟S2)；將該待測物40A置放于第一物鏡12A及第一物鏡12B中間(即圖6所示的步驟S3)；進行待測物40A中的液晶層44的第一端面與第一物鏡12A的焦平面重合(即圖6所示的步驟S4)；由前述歸零位置點軸向移動位移裝置30將該位移裝置30上負載的第一物鏡12B的焦平面與液晶材料40A中的液晶層44的第二端面重合(即圖6所示的步驟S5)，此時光偵測器15A及光偵測器15B均可得最大光強度值；將前一步驟S5中的位移裝置30的位置點設為第二位置點(即圖6所示的步驟S6)；計算前述第一位置點及第二位置點的差值，此差值即前述位移裝置30軸向移動的位移量，亦為待測物40A的液晶層44的尺寸值。
為使前述兩光偵測器15A、15B的判讀較為精確，以提升本發明量測系統1的系統靈敏度及量測分辨率，可進一步在第一共焦顯微量測裝置1A的第一物鏡12A與待測物40A之間及第二共焦顯微量測裝置1B的第一物鏡12B與待測物40A之間，分別設置雙光束干涉儀20，每一雙光束干涉儀20均包含參考面鏡21及分光鏡22，如圖3所示。為使圖3的圖面簡潔起見，圖中省略了第一共焦顯微量測裝置1A及第二共焦顯微量測裝置1B的各組件編號。
如圖3所示，當第一共焦顯微量測裝置1A及第二共焦顯微量測裝置1B的激光束被第一物鏡12A、12B物鏡分別聚焦的過程中，亦分別被分光鏡11A、11B分成兩道光線，該兩道光線分別聚焦于待測物40A表面與每一參考面鏡21。接著該兩道光線被反射沿著原路徑來到第二物鏡13A、13B與針孔14A、14B的位置，同時發生干涉作用。根據光干涉原理，可以推導出在前述針孔位置的光強度與待測物40A離焦距離的關系為I＝(1+cos(4πz/λ))/2。又由于每一參考面鏡21、待測物40A表面與針孔14A、14B同在共軛焦的位置上，所以通過針孔14A、14B的光強度與待測物40A離焦的距離亦成sinc2函數的關系。因此兩光偵測器15A、15B接收到的光訊號形式同時受到光干涉與sinc2函數的規范。因為光干涉訊號對軸向位移更為敏感，其軸向反應曲線斜率將會提高許多，如第四圖的曲線所示，其量測基準將的鎖于sinc2函數內的第一組干涉波形的山腰位置上，其量測系統的靈敏度及分辨率均顯著提高。
顯示于前述圖1或圖3所示的物體尺寸量測系統1的位移裝置30可選用例如壓電式位移驅動器(PZT actuator)作微定位裝置。
前述圖1或圖3所示的物體尺寸量測系統1除用于量測前述外覆有一(或多)層玻璃層41(或透光層)的待測物40A的液晶層44厚度外，復可用于量測N層對稱包覆液晶層的待測物40B。
如圖5所示，待測物40B為N層對稱包覆液晶層(包含玻璃層41、ITO42、配向膜43，N＝3)時，利用本發明的量測系統1的量測程序如下將位移裝置30軸向往第一物鏡12A的方向移動，當第一物鏡12B的焦平面與第一物鏡12A的焦平面重合時，此時光偵測器15B可得最大光強度值，該位移裝置30的位置點設為第一位置點，亦為系統歸零點；將待測物40B置于第一物鏡12A與第二物鏡12B之間的微定位平臺(圖未示)上，并使待測物40B的左側端面在第一物鏡12A焦平面的右側，微定位平臺使待測物40B軸向往第一物鏡12A方向移動，第一物鏡12A聚焦的焦平面與左側玻璃層41的左端面重合時，光偵測器15A可得最大光強度值；
再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15A于玻璃41與ITO 42界面可得第二次最大光強度值；將待測物40B再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15A于ITO42與配向膜43界面可得第三次最大光強度值；待測物40B再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15A于配向膜43與液晶層44界面可得第四次最大光強度值，待測物40A的液晶層44左側定位完成；將位移裝置30軸向往第一物鏡12A的反方向移動，使第一物鏡12B的焦平面落于待測物40B右側玻璃41的右側端面外，軸向移動位移裝置30往第一物鏡12A的方向移動，第一物鏡12B聚焦的焦平面與玻璃層41的右端面重合時，光偵測器15B可得最大光強度值；將位移裝置30再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15B于玻璃41與ITO 42界面可得第二次最大光強度值；待測物40B再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15B于ITO 42與配向膜43界面可得第三次最大光強度值；待測物40B再軸向往第一物鏡12A方向移動，光偵測器15B于配向膜43與液晶層44界面可得第四次最大光強度值，待測物40B的液晶層44右側定位完成，此時位移裝置30的位置設為第二位置點；計算前述第一位置點與第二位置點的差值，即為待測物40B的液晶層44的尺寸值。
如上述量測待測物40B為N層對稱包覆液晶層的程序，可知該程序同理于以圖6的方法量測待測物40A的液晶層44厚度的程序，差異之處僅在于依N層層數而逐層量測而已。
本發明的優點在于，利用共焦顯微裝置成像于物鏡的共軛平面上(第一次聚焦)的特性，若待測物的表面處于物鏡的聚焦點處，則該像點可被成像到物鏡的像共軛平面，由光偵測器接收(第二次聚焦)，如果待測物表面在軸向上偏離物鏡的焦平面，則經物鏡返回到像共軛平面上的光便會被擋在光偵測器前的針孔的外，從光偵測器獲得的光強變化觀察，光學系統在向待測物表面逼近的過程中，光偵測器上接收到的光強可經歷了一個從無到有、從弱到強、再變弱直到無的過程，可根據判斷光強的最大值來確定光學探頭與待測物表面重合的定位關系，如此一來不需考慮液晶的材料特性與配向形式；本發明亦可量測穿透式或反射式的液晶材料，不受包覆液晶層的層數多寡而影響量測結果；且液晶層厚度的量測精確度可由共焦顯微系統分辨率決定，可達奈米級的尺寸量測分辨率。
權利要求
1.一種物體尺寸量測系統，包含第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置及位移裝置，該第一及第二共焦顯微量測裝置對稱于待測物厚度方向分別配置，其中該第二共焦顯微量測裝置的物鏡載置于該位移裝置上并隨該位移裝置的軸向移動而接近或遠離該物鏡所面向的待測物的端面。
2.如權利要求1所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一及第二共焦顯微量測裝置均包含光源、分光鏡、第一物鏡、第二物鏡、針孔、光偵測器、第一透鏡及第二透鏡，且該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡即前述載置于該位移裝置上的物鏡。
3.如權利要求2所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光源輸出的光束經該第一共焦顯微量測裝置的第一透鏡及第二透鏡形成準直光束入射于該第一共焦顯微量測裝置的分光鏡，前述光束穿過該分光鏡經第一物鏡聚焦于待測物第一端面上，再由前述待測物的第一端面反射光束沿原路徑經該分光鏡來到該第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡，聚焦并穿過該第一共焦顯微量測裝置的針孔而為該第一共焦顯微量測裝置的光偵測器所接收；前述第二共焦顯微量測裝置依前述光路鏡射于前述第一共焦顯微量測裝置，該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡負載于位移裝置上使該物鏡的聚焦光束聚焦于待測物的第二端面上。
4.如權利要求3所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述位移裝置軸向移動使其負載的第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點與第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點重合，其穿透光束沿第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡、分光鏡、第二物鏡、針孔至光偵測器，此時前述的位移裝置位移值設為第一位置點。
5.如權利要求3所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述由待測物第一端面的反射光束經第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第一端面重合。
6.如權利要求3所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述由待測物第二端面的反射光束經第二共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第二端面重合。
7.如權利要求3所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一及第二共焦顯微裝置的兩第一物鏡焦點重合時，第二共焦顯微量測裝置的光偵測器輸出最大光強度值設為前述位移裝置的第一位置點，于第一及第二共焦顯微裝置之間置入一待測物，前述位移裝置軸向移動至該光偵測器第二次偵測最大光強度值，設為第二位置點，前述兩位置點的差值即為該待測物的尺寸值。
8.如權利要求1所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述待測物的尺寸值為液晶的厚度值。
9.一種物體尺寸量測系統，包含第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置、位移裝置及兩雙光束干涉儀，該第一及第二共焦顯微量測裝置對稱于待測物厚度方向分別配置，其中該第二共焦顯微量測裝置的物鏡載置于該位移裝置上并隨該位移裝置的軸向移動而接近或遠離該物鏡所面向的待測物的端面，前述兩雙光束干涉儀系分別設置于每一共焦顯微量測裝置的第一物鏡與其面向的待測物端面之間。
10.如權利要求9所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述每一雙光束干涉儀均包含參考面鏡及分光鏡。
11.如權利要求9所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一及第二共焦顯微量測裝置均包含光源、分光鏡、第一物鏡、第二物鏡、針孔、光偵測器、第一透鏡及第二透鏡，且該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡即前述載置于該位移裝置上的物鏡。
12.如權利要求11所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光源輸出的光束經該第一共焦顯微量測裝置的第一透鏡及第二透鏡形成準直光束入射于該第一共焦顯微量測裝置的分光鏡，前述光束穿過該分光鏡入射該第一物鏡，當光束經該第一物鏡聚焦時，由前述干涉儀分成兩道光，此兩道光分別入射于前述待測物表面及該干涉儀，且此兩道光沿著原路徑經前述分光鏡來到該第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡，聚焦并同時發生干涉作用而穿過該第一共焦顯微量測裝置的針孔被該第一共焦顯微量測裝置的光偵測器所接收；前述第二共焦顯微量測裝置依前述光路鏡射于前述第一共焦顯微量測裝置，該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡負載于位移裝置上使該物鏡的聚焦光束聚焦于待測物的第二端面上。
13.如權利要求11所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述位移裝置軸向移動使其負載的第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點與第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦點重合，其穿透光束沿第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡、分光鏡、第二物鏡、針孔至光偵測器，此時前述的位移裝置位移值設為第一位置點。
14.如權利要求11所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述由待測物第一端面的反射光束經第一共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第一端面重合。
15.如權利要求11所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述由待測物第二端面的反射光束經第二共焦顯微量測裝置的第二物鏡聚焦并穿過針孔而為光偵測器所接收，當該光偵測器輸出最大光強度值，為該物鏡的焦平面與待測物第二端面重合。
16.如權利要求11所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述第一及第二共焦顯微裝置的兩第一物鏡焦點重合時，第二共焦顯微量測裝置的光偵測器輸出最大光強度值設為前述位移裝置的第一位置點，于第一及第二共焦顯微裝置之間置入一待測物，前述位移裝置軸向移動至該光偵測器第二次偵測最大光強度值，設為第二位置點，前述兩位置點的差值即為該待測物的尺寸值。
17.如權利要求9所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述待測物的尺寸值系為液晶的厚度值。
18.一種物體尺寸量測方法，包含提供具有第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置及位移裝置的物體尺寸量測系統；使第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡及第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面重合；將前述位移裝置的位置點設為第一位置點；將待測物置于前述兩第一物鏡間；使第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與待測物第一端面重合；移動位移裝置，使第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與待測物第二端面重合；將前一步驟的位移裝置的位置點設為第二位置點；計算前述第一位置點及第二位置點的差值，該差值即為待測物的尺寸值。
19.如權利要求18所述的物體尺寸量測系統，其特征在于，其中前述物體尺寸量測系統具有如權利要求1或9所述的構成。
20.如權利要求19所述的物體尺寸量測方法，其特征在于，其中前述第二共焦顯微量測裝置的光偵測器得最大光強度值時，為前述第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面重合或前述第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述待測物的第二端面重合。
21.如權利要求19所述的物體尺寸量測方法，其特征在于，其中前述第一共焦顯微量測裝置的光偵測器得最大光強度值時，為前述第一共焦顯微量測裝置的第一物鏡的焦平面與前述待測物的第一端面重合。
全文摘要
本發明提供一種物體尺寸量測系統，包含第一共焦顯微量測裝置、第二共焦顯微量測裝置及位移裝置，該第一及第二共焦顯微量測裝置分別配置于待測物的待測尺寸方向的第一及第二兩側端面且其兩共焦顯微量測裝置的第一物鏡分別面向該待測物的兩端面，其中該第二共焦顯微量測裝置的第一物鏡載置于該位移裝置上并隨該位移裝置的軸向移動而接近或遠離該物鏡所面向的待測物端面。本發明并進一步提供一種應用于前述量測系統的方法。
文檔編號G02F1/13GK1940468SQ200510108780
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優先權日2005年9月30日
發明者鄭凱宇, 陳彥良, 徐祥瀚, 陳怡菁, 藍玉屏 申請人:財團法人工業技術研究院