CN101303223A - 多方向投影式莫尔干涉仪以及使用该干涉仪的检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够从多方向向检查对象物投射图形照明的多方向投影式莫尔干涉仪以及利用它的检查方法。本发明中，多方向投影式莫尔干涉仪包括：使检查对象物在X、Y方向移动的X－Y工作台(10)、对检查对象物(1)反射的图形影像进行拍摄的成像部(110)、接受图形照明投射使光路改变并投射的第1旋转镜部(120)、接受图形照明投射使光路改变并投射的第2旋转镜部(130)、将第1旋转镜部(120)投射的图形照明向检查对象物投射的多个第1固定镜部(140，150)、将第2旋转镜部(130)投射的图形照明向检查对象物投射的多个第2固定镜部(160，170)、以及产生图形照明的第1图形照明产生部(180)。

Description

多方向投影式莫尔干涉仪以及使用该干涉仪的检查方法

技术领域

本发明涉及多方向投影式莫尔干涉仪以及利用它的检查方法，更具体地说，涉及从多方向向检查对象物投射图形照明以去除检查对象物的各种形状的复杂阴影区域的多方向投影式莫尔干涉仪以及利用它的检查方法。

背景技术

利用附图对现有的投影式莫尔干涉仪进行说明如下。如图9所示，现有的莫尔干涉仪包括产生双向图形照明的多个投射部(projector)3和一个成像部4。

多个投射部3分别倾斜地安装在成像部4的一侧和另一侧，它由照明源3b和多个投射透镜3c、3d组成的照明部3a；光栅元件3e；光栅移送机构3f及投射透镜3g构成且产生图形照明。图形照明是在照明部3a的照明源3b产生的照明透过多个投射透镜3c、3d之后由光栅元件3e处的光栅条文形成。由光栅条文形成的图形照明透过投射透镜3g双向地投射到安放在X-Y工作台2上的检查对象物。X-Y工作台2由工作台移送机构2a驱动并在X轴或Y轴方向上移送检查对象物1。

成像部4由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器)照相机4a、成像透镜4b及滤光器4c构成，并对由检查对象物反射的图形照明形成的图形影像进行拍摄。在成像部4下侧还设有圆形灯5，圆形灯5在对检查对象物1的特异形状进行拍摄时作为照明源使用。为了在使检查对象物1位于X-Y工作台2的状态下对检查对象物1进行三维形状的检查，成像部4在应用N-相移算法(bucket algorithm)时通过光栅移送机构3f移送光栅元件3e N次的同时拍摄N个影像。拍摄得到N个影像时，控制装置图中未示出利用该影像得到相位信息，多个投射部3分别得到相位信息时，在计算出去除噪声的综合相位图之后，利用该综合相位图可以对检查对象物1的高度图及三维形状进行检查。

发明内容

然而，现有的投影式莫尔干涉仪存在的问题是：在将多个投射部以检查对象物为基准相互对着设置的状态下分别投射照明对检查对象物进行检查的情况下，在对形状非常复杂的检查对象物进行检查时，由于不能完全去除阴影区域，因此不能准确地检查检查对象物。

本发明的目的是为了解决前述的问题点，提供一种多方向投影式莫尔干涉仪以及利用它的检查方法，可从多方向向检查对象物投射图形照明以去除检查对象物的多种形状导致的复杂的阴影区域。

本发明的另一个目的是：提供一种多方向投影式莫尔干涉仪，可以使用旋转镜部自由地改变图形照明的投射方向以投射检查对象物，将多个光栅元件设置在一个光栅板上之后，通过对光栅板进行移送控制可以使多方向投影式干涉仪结构紧凑(compact)，可以降低制造成本。

为达到上述目的，本发明的多方向投影式莫尔干涉仪包括：X-Y工作台，通过多个工作台移送机构可移动地设置并使检查对象物在X、Y方向移动；成像部，设置在X-Y工作台的上侧对由位于X-Y工作台的检查对象物反射的图形影像进行拍摄；第1旋转镜部，设置在成像部一侧接受图形照明的投射使光路改变并投射；第2旋转镜部，设置在成像部的另一侧接受图形照明的投射使光路改变并投射；多个第1固定镜部，分别设置在第1旋转镜部的一侧将第1旋转镜部投射的图形照明向检查对象物投射；多个第2固定镜部，分别设置在第2旋转镜部的另一侧将第2旋转镜部投射的图形照明向检查对象物投射；第1图形照明产生部，产生图形照明并被设置成能够使图形照明投射到第1及第2旋转镜部。

利用本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的多方向投影式莫尔检查方法包括以下步骤：调整第1及第2旋转镜部的旋转镜的旋转角度开启第5照明源，在成像部实施检查对象物的二维检查之后，通过X-Y工作台将检查对象物移送至特定位置；检查对象物被移送至特定位置时开启第1至第4照明源中的任意一个照明源；中央控制部确认被选择的照明源是否已开启；如果被选择的照明源已开启则移送光栅板使与被选择的照明源对应的光栅元件每1/N节距地移送；光栅元件被移送时成像部拍摄检查对象物反射的图形影像；中央控制部确认得到图形影像期间光栅元件是否是第N个节距的移送；如果光栅元件被移送了第N个节距则利用在各移送中拍摄的图形影像得到相位图；若得到了相位图则中央控制部确认是否得到了第1至第4相位图；如果得到了第1至第4相位图则中央控制部利用得到的第1至第4相位图算出去除噪声的综合相位图，然后利用综合相位图算出综合高度图以对检查对象物的三维形状进行检查。

本发明的多方向投影式莫尔干涉仪及检查方法具有以下优点：可以去除检查对象物的多种形状导致的复杂的阴影区域；可以使用旋转镜部自由地改变图形照明的投射方向以投射检查对象物，将多个光栅元件设置在一个光栅板上之后，通过对光栅板进行移送控制可以使多方向投影式干涉仪结构紧凑(compact)，可以降低制造成本。。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪的构成的立体图。

图2是详细示出了图1所示的第1图形照明产生部的构成的立体图。

图3是示出了图1所示的第1及第2旋转镜部的详细构成的立体图。

图4是以框图方式示出了本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的构成。

图5A及图5B示出了本发明的第2实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪的构成。

图6A及图6B示出了本发明的第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪的构成。

图7是详细示出了图5A及图6A所示的第2及第3图形照明产生部构成的立体图。

图8是示出了利用本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的检查方法的流程图。

图9是现有的投影式莫尔干涉仪的构成图。

符号说明

10：X-Y工作台

110：成像部

120，130：第1及第2旋转镜部

120a，130a：旋转镜元件

121，131：镜旋转机构

122，132：支架

123，133：旋转镜

140，150，160，170：第1及第2固定镜部

141，151，161，171：第2滤光器

142，152，162，172：固定镜

180：第1图形照明产生部

181a，181b，181c，181d：第1至第4照明源

182a，182b，182c，182d：第1至第4光栅元件

183：光栅版

184：光栅板移送机构

210：影像获取部

220：模块控制部

230：中央控制部

240：第1直接反射镜

250：第2直接反射镜

260：第2图形照明产生部

270：第1图形照明箱体

280：第1图形照明升降部

290：图形照明旋转部

300：第3直接反射镜

310：第4直接反射镜

320：第3图形照明产生部

330：第2图形照明箱体

340：第2图形照明升降部

具体实施方式

(第1实施例)

以下参照附图对本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的第1实施例说明如下。

图1是表示本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的构成的立体图。如图所示，本发明的多方向投影式莫尔干涉仪包括：X-Y工作台10、成像部110、第1旋转镜部120、第2旋转镜部130、多个第1固定镜部140，150、多个第2固定镜部160，170及第1图形照明产生部180。它可以从各方向即多方向向检查对象物投射图形照明进行检查。下面依次对各构成说明如下。

为了使检查对象物在X、Y方向上移动，X-Y工作台10被设置以能够通过多个工作台移送机构11，12进行移动。

为了对由位于X-Y工作台10的检查对象物反射的图形影像进行拍摄，成像部110被设置在X-Y工作台10的上侧。它由照相机111、成像透镜112及第1滤光器113构成。下面对成像部110的各构成说明如下。

为了拍摄图形影像，照相机111采用CCD照相机或CMOS照相机中的任意一种。为了对检查对象物1反射的图形影像进行成像，成像透镜112被设置在照相机111下侧。为了过滤并透过检查对象物反射的图形影像，第1滤光器113被设置在成像透镜112下侧，第1滤光器113采用频率滤光器、滤色器及光强度调节滤光器中的任意一种。另外，成像部110在其下面还安装有产生用于检查对象物的二维检查所需照明的第5照明源114，第5照明源114为多个发光二极管或圆顶状的多层圆形灯中的一种。

第1旋转镜部120设置在成像部110的一侧，受到图形照明的投射使光路改变并投射；第2旋转镜部130设置在成像部110的另一侧，受到图形照明的投射使光路改变并投射。即，使投射检查对象物1的图形照明的入射角改变并投射。使光路改变并投射的第1及第2旋转镜部120，130如图3所示，分别包括使旋转镜123，133的一端相互垂直地对着的多层配设的多个旋转镜元件120a，130a，多方向向检查对象物1投射图形照明。

多个旋转镜元件120a，130a分别包括镜旋转机构121，131、支架122，132及旋转镜123，133，对其各构成说明如下。镜旋转机构121，131可以采用马达，并如图3所示分别设置在成像部110的一侧和另一侧，支架(holder)122，132可旋转地设置在镜旋转机构121，131上侧。旋转镜123，133设置在支架122，132上以在通过镜旋转机构121，131由支架122，132支撑的状态下能够旋转。

多个第1固定镜部140，150分别设置在第1旋转镜部120的一侧，并将由第1旋转镜部120投射的图形照明向检查对象物1投射，多个第2固定镜部160，170分别设置在第2旋转镜部130的另一侧，并将由第2旋转镜部130投射的图形照明向检查对象物1投射。

向检查对象物1投射图形照明的多个第1及第2固定镜部140，150，160，170如图1所示分别包括：第2滤光器141，151，161，171及固定镜142，152，162，172。第2滤光器141，151，161，171接受分别由第1及第2旋转镜部122，132投射的图形照明使其过滤并投射，固定镜142，152，162，172倾斜地设置在第2滤光器141，151，161，171上以能够受到分别由第1及第2旋转镜部120，130投射的图形照明投射，并将图形照明投射到第2滤光器141，151，161，171。向检查对象物1投射图形照明之际，第2滤光器141，151，161，171可以分别采用频率滤光器、滤色器、偏光滤光器及光强度调节滤光器之中的任意一种，以使图形照明过滤并投射。

第1图形照明产生部180被设置以能够将产生的图形照明投射到第1及第2旋转镜部120，130。即，为了将图形照明投射到第1及第2旋转镜部120，130的旋转镜123，133，第1图形照明产生部180设置在第1及第2旋转镜部120，130的各前侧。产生图形照明的第1图形照明产生部180如图2所示分别包括：第1至第4照明源181a，181b，181c，181d、第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d、光栅板183、光栅板移送机构184及第1至第4投射透镜185a，185b，185c，185d，对各构成说明如下。

第1至第4照明源181a，181b，181c，181d产生照明，光栅板183分别设置在第1至第4照明源181a，181b，181c，181d的一侧。光栅板183设置有第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d，第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d设置在第1至第4照明源181a，181b，181c，181d的一侧并从第1至第4照明源181a，181b，181c，181d分别投射照明时，使其以图形照明形式产生并投射。这里，设置于光栅板183的第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d可以分别采用光栅图中未标示或液晶元件(liquid crystal device)(图中未标示)。

光栅板移送机构184设置在光栅板183的一侧，以在垂直方向移送光栅板183，并移送第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d，光栅板移送机构184包括LM导向器184a、LM轨道184b及直线移送机构184c。LM导向器184a设置在光栅板183上，LM轨道184b被设置以能够引导LM导向器184a。直线移送机构184c沿着LM轨道184b移动的方式驱动LM导向器184a，致使光栅板183移动。移送光栅板183的直线移送机构184c采用滚珠丝杠、直线马达或PZT(Piezo electric：压电)移送机构中的任一种。在将直线移送机构184c作为PZT移送机构的场合，在本发明中可以将光栅板183直接设置到PZT移送机构。

为了投射由第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d投射的图形照明，第1至第4投射透镜185a，185b，185c，185d设置在光栅板183一侧以与第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d分别对应。

为了控制具有前述构成的本发明的多方向投影式莫尔干涉仪，还具有电路构成，本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的电路构成如图4所示包括：影像获取部210、模块控制部220及中央控制部230。图4以框图的方式示出了本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的构成，大致地示出了图1所示多方向投影式莫尔干涉仪。即，为了表示能够利用图1所示的第1旋转镜部120、第2旋转镜部130、多个第1固定镜部140，150、多个第2固定镜部160，170及第1图形照明产生部180，以成像部110为基准从多方向向检查对象物1投射图形照明，图4大致示出了图1所示的多方向投影式莫尔干涉仪。

如图4所示，影像获取部210接收并传送由成像部110拍摄的图形影像；模块控制部220分别控制X-Y工作台10、第1及第2旋转镜部120，130及第1图形照明产生部180，在第1图形照明产生部180产生图形照明，并进行旋转控制以使图形照明从第1及第2旋转镜部120，130分别向第1及第2固定镜部140，150，160，170投射，向由X-Y工作台10移送的检查对象物1投射图形照明。

对向检查对象物1投射图形照明进行驱动的模块控制部220包括工作台控制器221、照明控制器222、光栅控制器223及旋转镜控制器224，对各构成说明如下。

工作台控制器221通过中央控制部230的控制驱动多个工作台移送机构11，12，使X-Y工作台10在X、Y方向移动；照明控制器222通过中央控制部230的控制驱动第1图形照明产生部180使其产生图形照明或者驱动成像部110中包含的第5照明源114使其产生进行二维检查所需的照明；光栅控制器223则通过中央控制部230的控制驱动第1图形照明产生部180中包含的光栅板移送机构184来移送设置有第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d的光栅板183；旋转镜控制器224通过中央控制部230的控制驱动第1及第2旋转镜部120，130，使其受到第1图形照明产生部180投射的图形照明投射后改变光路并投射。

通过模块控制部220的驱动，图形照明的光路改变后，投射检查对象物1并由此反射的图形影像被成像部110拍摄后，通过影像获取部210输出，由中央控制部接收该图形影像的传送。中央控制部230控制模块控制部220向由X-Y工作台10移送的检查对象物1投射图形照明，反射的图形影像由成像部110拍摄，由影像获取部传送，则从图形影像得到相位图，利用该相位图计算出检查对象物1的高度，从而可以对检查对象物1进行三维形状的检查。

(第2实施例)

下面参照附图对本发明的第2实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪进行说明如下。

如图5A及图5B所示，本发明的第2实施例中涉及的多方向投影式莫尔干涉仪包括：X-Y工作台10、成像部110、第1直接反射镜240、第2直接反射镜250、第2图形照明产生部260、第1图形照明箱体(case)270、第1图形照明升降部2860及图形照明旋转部290，对这些构成依次说明如下。

X-Y工作台10及成像部110的构成与本发明的第2实施例中涉及的多方向投影式莫尔干涉仪采用的X-Y工作台10及成像部110一样，成像部110在其外侧设有成像部箱体110a。

为了向位于X-Y工作台10的检查对象物1的一侧投射图形照明使图形影像反射到成像部110，第1直线反射镜240倾斜地设置在成像部110一侧。为了向位于X-Y工作台10的检查对象物1的另一侧投射图形照明使图形影像反射到成像部110，第2直线反射镜250倾斜地设置在比第1直线反射镜240更下侧的成像部110的另一侧。为了产生图形照明并投射第1及第2直接反射镜240，250，第2图形照明产生部260设置在第1及第2直接反射镜240，250的一侧，第1图形照明箱体270呈一字状，其内侧设有第1及第2直接反射镜240，250和第2图形照明产生部260。

第1图形照明升降部280设置在成像部110的成像部箱体110，为了在垂直方向移送第1图形照明箱体270，它包括移送导向器281、移动部件282及移送机构283。移送导向器281设置在成像部箱体110a上，移动部件282设置在移送导向器281上以沿着移送导向器281在垂直方向移动。移送机构283设置在第1图形照明箱体270上，提供用于使第1图形照明箱体270在垂直方向移动的驱动力。移送机构283由控制第1图形照明升降部的图形照明升降控制部图中未示出控制，从而可以使第1图形照明箱体270在垂直方向移动，根据检查对象物1调整焦点距离。

图形照明旋转部290在其一侧设有第1图形照明箱体270，而另一侧设置到第1图形照明升降部280。为了从多方向向检查对象物1投射由第2图形照明产生部260投射的图形照明以及沿图5B所示的箭头方向使第1图形照明箱体270旋转，图形照明部290包括：旋转部件291、旋转力传递部件292及马达293。旋转部件291采用像衬套(bushing)那样内空的部件，内侧设置到第1图形照明升降部280，外侧设有第1图形照明箱体270。旋转力传递部件292包括齿轮、皮带等以将马达293产生的旋转力传递给旋转部件291。马达293由图形照明控制部图中未示出控制以能够使第1图形照明箱体270转动并从各方向对检查对象物进行检查。

(第3实施例)

下面参照附图对本发明的第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪进行说明如下。

如图6A及图6B所示，本发明的第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪包括X-Y工作台10、成像部110、第1直接反射镜240、第2直接反射镜250、第2图形照明产生部260、第3直接反射镜300、第4直接反射镜310、第3图形照明产生部320、第2图形照明箱体330及第2图形照明升降部340，对以上各构成依次说明如下。

在本发明的第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中，X-Y工作台10、成像部110、第1直接反射镜240、第2直接反射镜250及第2图形照明产生部260的构成，与本发明的第2实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪的构成一样，因此省略其详细说明。但是，本发明的第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪为了不使在某一个方向向检查对象物1的一侧投射图形照明的第1直接反射镜240、在某一个方向向检查对象物1的另一侧投射图形照明的第2直接反射镜250、以及第2图形照明产生部260旋转而从多方向即各方向对检查对象物1进行检查，还具有第3直接反射镜300、第4直接反射镜310、第3图形照明产生部320、第2图形照明箱体330及第2图形照明升降部340。

为了从另一方向向位于X-Y工作台10的检查对象物10的一侧投射图形照明使图形影像反射到成像部110，第3直接反射镜300设置成与第1直接反射镜240的高度相同且与第1直接反射镜240正交。为了从另一方向向位于X-Y工作台10的检查对象物10的另一侧投射图形照明使图形影像反射到成像部110，第4直接反射镜310设置成与第2直接反射镜250的高度相同且与第2直接反射镜250正交。这样，第3及第4直接反射镜300，310从另一方向向位于X-Y工作台10的检查对象物1的一侧与另一侧投射图形照明，第1及第2直接反射镜240，250则从某一个方向向位于X-Y工作台10的检查对象物1的一侧与另一侧投射图形照明，由此，通过第1至第4直接反射镜240，250，300，310可以从多方向向检查对象物1投射图形照明。这里，另一方向是指以检查对象物1为基准与某一个方向不同的方向，例如，与某一方向正交的方向。为了在第3及第4直接反射镜300，310产生图形照明，第3图形照明产生部320设置在第3及第4直接反射镜300，310的一侧。第2图形照明箱体330呈十字状，其内侧设有第1至第4直接反射镜240，250，300，310和第2及第3图形照明产生部260，320。

第2图形照明升降部340设置在成像部110的成像部箱体110a上，为了在垂直方向移送第2图形照明箱体330，它包括移送导向器341、移动部件342及移送机构343，它们的构成及作用与第1图形照明升降部280的移送导向器281、移动部件282及移送机构283相同，因此省略其详细说明。但是，移动部件342在其一侧设有第2图形照明箱体330，而另一侧设置在移送导向器341上，沿着移送导向器341垂直方向移动。

本发明的第2及第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中采用的第1至第4直接反射镜240，250，300，310分别可以像图5A所示的第1及第2直接反射镜240，250那样固定设置，或者也可以像如图6A所示的第1及第2直接反射镜240，250那样旋转以改变图形照明的光路，即，对投射到检查对象物1的图形照明的入射角进行调整。

为了调整图形照明的入射角，第1至第4直接反射镜240，250，300，310如图6A中以虚线表示的第1直接反射镜240那样具有镜旋转机构410和支架420。以图6A中所示的椭圆内的虚线表示的第1直接反射镜240是为了更容易地说明镜旋转机构410和支架420的构成，从K方向观察图6A中设置在第2图形照明箱体330内侧的第1直接反射镜240而得到的图示。第1至第4直接反射镜240，250，300，310具有的镜旋转机构410产生用于使第1至第4直接反射镜240，250，300，310旋转的旋转力，支架420设置在镜旋转机构410上并支撑第1至第4直接反射镜240，250，300，310。

本发明的第2及第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中采用的第2及第3图形照明产生部260，320，为了产生并投射图形照明如图7所示，分别包括第1及第2照明源181a，181b、第1及第2光栅元件182a，182b、光栅板183a、光栅板移送机构184以及第1和第2投射透镜185a，185b，由于它们与本发明的第1实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中采用的第1图形照明产生部180：如图2所示的构成及作用相同，因此省略其详细说明。但是，第1及第2投射透镜185a，185b投射的图形照明可以分别投射到第1直接反射镜240及第2直接反射镜250，或者投射到第3直接反射镜300及第4直接反射镜310。并且，光栅板183a设有两个第1及第2光栅元件182a，182b，相反，本发明的第1实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中采用的光栅板183：图2所示设有第1至第4光栅元件182a，182b，182c，182d，这一点是不同的。

本发明的第2及第3实施例涉及的多方向投影式莫尔干涉仪中采用的冷却部350如图6A所示，还可以设置在第2及第3图形照明产生部260，320的一侧，以能够去除第2及第3图形照明产生部260，320的第1及第2照明源181a，181b产生的热量，为了去除第2及第3图形照明产生部260，320产生的热量，冷却部350可以采用冷却扇、热电元件及散热片等部件中的任意一种。

下面参照附图1，图4以及图8对利用含有前述构成的本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的多方向投影式莫尔检查方法说明如下。

利用本发明的多方向投影式莫尔干涉仪的检查方法，首先调整第1及第2旋转镜部120，130的旋转镜123，133的旋转角度开启第5照明源114，由成像部110对检查对象物1实施二维检查后通过X-Y工作台10将检查对象物1移至特定位置(S110)。

将检查对象物1移至特定位置的步骤(S110)，为了从多方向向检查对象物投射图形照明，旋转并调整第1及第2旋转镜部120，130的旋转镜123，133进行初始设定(S111)。旋转镜123，133的初始设定(S111)结束时，开启第5照明源114后，由成像部110进行拍摄对检查对象物1的特异形状进行检查(S113)。对检查对象物1的特异形状进行检查的二维检查结束时，使检查对象物1移至特定位置(S114)。

检查对象物1被移至特定位置时，使第1至第4照明源181a，181b，181c，181d中的任意一个照明源开启(S120)。中央控制部230确认被选择的照明源是否已开启(S130)。例如，当将照明源的开/关的顺序设定为第1至第4照明源181a，181b，181c，181d的顺序时，中央控制部230首先确认第1照明源181a是否已开启。

中央控制部230确认被选择的照明源是否已开启的步骤(S130)，确认在使第1至第4照明源181a，181b，181c，181d中任意一个照明源开启的步骤(S120)中，第1至第4照明源181a，181b，181c，181d是否依次被选择并进行开/关，如果被选择的照明源未开启，则返回至使第1至第4照明源181a，181b，181c，181d中的任意一个照明源开启的步骤(S120)。相反，如果被选择的照明源已开启，则移送光栅板183并每1/N节距地移送与被选择的照明源对应的光栅元件(S140)。例如，第1照明源181a开启时，每1/N节距地移送与其对应的第1光栅元件182a。

光栅元件被移送时，由成像部110对检查对象物1反射的图形影像进行拍摄(S150)。中央控制部230确认得到图形影像期间光栅元件是否是第N个节距移送(S160)。对第N个节距移送进行确认是为了使用对检查对象物1进行三维检查时的N-相移算法，中央控制部230确认光栅元件是否是第N个节距移送的步骤(S160)，如果光栅元件的第N个节距移送没有结束，则返回到每1/N节距移送与被选择的照明源对应的光栅元件的步骤(S140)。相反，如果光栅元件被移送第N个节距，则利用各移送过程中拍摄的图形影像得到相位图(S170)。

如果得到了相位图，则中央控制部230确认是否已得到第1至第4相位图(S180)。例如，中央控制部230，在拍摄由第1照明源181a及第1光栅元件182a形成的图形影像得到相位图时，将其作为第1相位图进行储存，然后关闭第1照明源181a，再依次开/关第2至第4照明源181b，181c，181d同时得到相应的第2至第4相位图，并对从多方向向检查对象物1投射图形照明后反射形成的图形影像进行拍摄从而得到第1至第4相位图并确认其结果。在这里，中央控制部230确认是否得到第1至第4相位图的步骤(S180)，如果获得相位图的步骤(S170)中得到的相位图不是直到第4相位图，则返回到使第1至第4照明源181a，181b，181c，181d中的任意一个照明源开启的步骤(S120)以得到第1至第4相位图。相反，如果得到了第1至第4相位图，则中央控制部230利用得到的第1至第4相位图计算出去除噪声的综合相位图，然后利用综合相位图再计算出综合高度图，对检查对象物1进行三维形状的检查(S190)。

对检查对象物1进行三维检查的步骤(S190)，首先，如果得到了第1至第4相位图，则中央控制部230利用得到的第1至第4相位图计算出去除噪声的综合相位图(S191)。如果算出了综合相位图，则中央控制部230利用综合相位图计算出综合高度图(S192)，如果算出了综合高度图，则中央控制部230利用该综合高度图对检查对象物1实施三维检查。

产业上的利用可能性

本发明的多方向投影式莫尔干涉仪适用于测定检查对象物的三维形状的领域。

Claims (18)

1.一种多方向投影式莫尔干涉仪，其特征在于，包括：

X-Y工作台，通过多个工作台移送机构可移动地设置并使检查对象物在X、Y方向移动；

成像部，设置在所述X-Y工作台的上侧对由位于X-Y工作台的检查对象物反射的图形影像进行拍摄；

第1及第2旋转镜部，设置在所述成像部，接受图形照明的投射使光路改变并投射；

多个第1及第2固定镜部，分别设置在所述第1及第2旋转镜部，将第1及第2旋转镜部投射的图形照明向检查对象物投射；以及

第1图形照明产生部，产生图形照明并被设置成能够将图形照明投射到所述第1及第2旋转镜部，其中，

所述第1及第2旋转镜部具有各旋转镜的一端在垂直方向相互对着多层排列的旋转镜元件，所述旋转镜元件分别包括：镜旋转机构；可旋转地设置在所述镜旋转机构上侧的支架；以及设置在所述支架上并通过所述旋转机构在由所述支架支撑的状态下能够旋转的旋转镜。

2.根据权利要求1所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述成像部包括：

拍摄图形影像的照相机；

成像透镜，设置在所述照相机的下侧并对由检查对象物反射的图像影像进行成像；以及

第1滤光器，设置在所述成像透镜的下侧使由检查对象物反射的图形影像过滤并透过，其中，

所述照相机采用CCD照相机或CMOS照相机中的任意一种，所述第1滤光器采用频率滤光器、滤色器及光强度调节滤光器中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述成像部还具有产生用于对检查对象物进行二维检查的照明的第5照明源，所述第5照明源采用多个发光二极管或圆顶状的多层圆形灯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第1及第2固定镜部包括：

第2滤光器，接受分别从第1及第2旋转镜部投射的图形照明并进行过滤且投射；以及

固定镜，倾斜地设置在所述第2滤光器上并将图形照明投射到第2滤光器，以能够接受分别由所述第1及第2旋转镜部投射的图形照明，

所述第2滤光器分别采用频率滤光器、滤色器、偏光滤光器及光强度调节滤光器中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第1图形照明产生部包括：

产生照明的第1至第4照明源；

光栅板，设置在所述第1至第4照明源的一侧，并设有第1至第4光栅元件以当由第1至第4照明源产生照明并投射时使其作为图形照明产生并投射；

光栅板移送机构，设置在所述光栅板的一侧在垂直方向移送光栅板，以在垂直方向移送所述第1至第4光栅元件；以及

第1至第4投射透镜，设置在所述光栅板的一侧当从所述第1至第4光栅元件投射图形照明时对其进行投射。

6.根据权利要求5所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第1至第4光栅元件分别采用光栅及液晶元件中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述光栅板移送机构包括：

LM导向器，设置在所述光栅板上；

LM轨道，引导所述LM导向器；

直线移送机构，沿着所述LM轨道移送以驱动所述LM导向器来移送所述光栅板，

所述直线移送机构采用滚珠丝杠、直线马达及PZT移送机构中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述多方向投影式莫尔干涉仪还具有：

影像获取部，接收并传送由成像部拍摄的图形影像；

模块控制部，对X-Y工作台、第1及第2旋转镜部和第1图形照明产生部分别进行控制使在第1图形照明产生部产生图形照明，并进行旋转控制以由第1及第2旋转镜部使图形照明分别投射到多个第1及第2固定镜部，向由X-Y工作台移送的检查对象物投射图形照明；以及

中央控制部，控制所述模块控制部当向由X-Y工作台移送的检查对象物投射图形照明而反射的图形影像由成像部拍摄并由影像获取部传送时从图形影像得到相位图，利用该相位图计算出检查对象物的高度，对检查对象物进行三维形状进行检查。

9.根据权利要求8所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述模块控制部包括：

工作台控制器，通过中央控制部的控制驱动多个工作台移送机构，在X、Y方向移送X-Y工作台；

照明控制器，通过所述中央控制部的控制驱动所述第1图形照明产生部使其产生图形照明或者驱动所述成像部包含的第5照明源使其产生用于进行二维检查的照明；

光栅控制器，通过所述中央控制部的控制驱动所述第1图形照明产生部包含的光栅板移送机构以移送设有多个第1至第4光栅元件的光栅板；以及

旋转镜控制器，通过所述中央控制部的控制驱动所述第1及第2旋转镜部使其接受由所述第1图形照明产生部投射的图形照明投射并改变光路且投射。

10.一种多方向投影式莫尔干涉仪，其特征在于，包括：

X-Y工作台，通过多个工作台移送机构能够移动地设置以使检查对象物在X、Y方向移动；

成像部，设置在所述X-Y工作台的上侧，在成像部外侧设有成像部箱体，所述成像部对由位于X-Y工作台的检查对象物反射的图形影像进行拍摄；

第1直接反射镜，倾斜地设置在所述成像部的一侧以向位于所述X-Y工作台的检查对象物一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第2直接反射镜，倾斜地设置在比所述第1直接反射镜更下侧的所述成像部的另一侧以向位于所述X-Y工作台的检查对象物的另一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第2图形照明产生部，设置在所述第1及第2直接反射镜的一侧，向第1及第2直接反射镜产生并投射图形照明；

第1图形照明箱体，在其内侧设置所述第1及第2直接反射镜和所述第2图形照明产生部；

第1图形照明升降部，设置到所述成像部的成像部箱体以在垂直方向移送所述第1图形照明箱体；

图形照明旋转部，在其一侧设有所述第1图形照明箱体，而另一侧设置到所述第1图形照明升降部，使第1图形照明箱体旋转以从多方向向检查对象物投射由第2图形照明产生部投射的图形照明。

11.一种多方向投影式莫尔干涉仪，其特征在于，包括：

X-Y工作台，通过多个工作台移动结构能够移动地设置以在X、Y方向移动检查对象物；

成像部，设置在所述X-Y工作台的上侧，在成像部外侧设有成像部箱体，所述成像部对由位于X-Y工作台的检查对象物反射的图形影像进行拍摄；

第1直接反射镜，倾斜地设置在所述成像部的一侧以从某一方向向位于X-Y工作台的检查对象物的一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第2直接反射镜，倾斜地设置在比所述第1直接反射镜更下侧的所述成像部的另一侧以从某一方向向位于所述X-Y工作台的检查对象物的另一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第3直接反射镜，被设置成位于和所述第1直接反射镜相同的高度并与第1直接反射镜正交以从另一方向向位于所述X-Y工作台的检查对象物的一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第4直接反射镜，被设置成位于和所述第2直接反射镜相同的高度并与第2直接反射镜正交以从另一方向向位于所述X-Y工作台的检查对象物的另一侧投射图形照明使图形影像反射到所述成像部；

第2图形照明产生部，设置在所述第1及第2直接反射镜的一侧，向第1及第2直接反射镜产生并投射图形照明；

在第3及第4直接反射镜的一侧设置的、向第3及第4直接反射镜产生并投射图形照明的第3图形照明产生部；

第2图形照明箱体，其内侧设置所述第1至第4直接反射镜和所述第2及第3图形照明产生部；

第2图形照明升降部，设置到所述成像部的成像部箱体，在垂直方向移送所述第2图形照明箱体。

12.根据权利要求11所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第1至第4直接反射镜还具有用于使所述第1至第4直接反射镜旋转以改变光路并投射的镜旋转机构和支架，其中，所述镜旋转机构产生用于使所述第1至第4直接反射镜旋转的旋转力，所述支架设置在镜旋转机构上并支撑第1至第4直接反射镜。

13.根据权利要求11所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第2及第3图形照明产生部包括：

分别产生照明的第1及第2照明源；

光栅板，分别设置在所述第1及第2照明源的一侧，并设有当从多个第1及第2照明源投射照明时使其作为图形照明产生并投射的第1及第2光栅元件；

光栅板移送机构，设置在所述光栅板上并垂直方向移送光栅板，以垂直方向移送所述第1及第2光栅元件；以及

第1及第2投射透镜，设置在所述光栅板上当所述第1及第2光栅元件投射图形照明时对图形照明其进行投射。

14.根据权利要求11所述的多方向投影式莫尔干涉仪，其中，所述第2及第3图形照明产生部还具有用于使每一侧产生的热量冷却的冷却部，所述冷却部采用冷却扇、热电元件、散热片中的任意一种。

15.一种多方向投影式莫尔检查方法，其特征在于，包括以下步骤：

调整第1及第2旋转镜部的旋转镜的旋转角度并开启第5照明源，在成像部对检查对象物实施二维检查后，通过X-Y工作台将检查对象物移送至特定位置；

当所述检查对象物移送至特定位置时，开启第1至第4照明源之中的任意一个照明源；

中央控制部确认所述被选择的照明源是否已开启；

如果所述被选择的照明源已开启，则移送光栅板以使与被选择的照明源对应的光栅元件每1/N节距地移送；

所述光栅元件被移送时，成像部对由检查对象物反射的图形影像进行拍摄；

中央控制部确认在得到所述图形影像期间光栅元件是否是第N个节距的移送；

如果所述光栅元件被移送了第N个节距，则利用在各移送中拍摄的图形影像得到相位图；

如果得到了所述相位图，则中央控制部确认是否得到了第1至第4相位图；以及

如果得到了所述第1至第4相位图，则中央控制部利用得到的第1至第4相位图计算出去除噪声的综合相位图，然后利用综合相位图计算出综合高度图以对检查对象物进行三维形状进行检查。

16.根据权利要求15所述的多方向投影式莫尔检查方法，其中，中央控制部确认所述被选择的照明源是否已开启的步骤，对在开启所述第1至第4照明源中的任意一个照明源的步骤中第1至第4照明源是否分别依次被选择并开/关进行确认，如果被选择的照明源未开启，则返回到开启第1至第4照明源之中的任意一个照明源的步骤。

17.根据权利要求15所述的多方向投影式莫尔检查方法，其中，中央控制部确认所述光栅元件是否是第N个节距移送的步骤，如果光栅元件的第N个节距移送未结束，则返回到使与所述被选择的照明源对应的光栅元件每1/N节距移送的步骤。

18.根据权利要求15所述的多方向投影式莫尔检查方法，其中，中央控制部确认是否得到了第1至第4相位图的步骤，如果在获得所述相位图的步骤中得到的相位图未直到第4相位图，则为了得到第1至第4相位图而返回到开启所述第1至第4照明源中的任意一个照明源的步骤。

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