CN101308011B - 整合扫描式光学测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种整合扫描式光学测量方法，利用一多频混合光束的光学干涉测量手段，扫描测量一待测对象表面上的复数个测量位置的位置距离，以此获得待测对象表面的轮廓全貌，所述的方法依据所述的复数个测量位置而建立一水平扫描平面，并在所述的水平扫描平面上设定至少一水平扫描向量。同时，设定一垂直于所述的水平扫描向量的垂直扫描向量。接着，将水平扫描向量加上垂直扫描向量，以此获得一整合扫描向量。最后，沿所述的整合扫描向量的方向对所述的复数个测量位置进行扫描，以测量所述的复数个测量位置的位置距离。

Description

整合扫描式光学测量方法

技术领域

本发明是关于一种光学测量方法，特别是指一种整合垂直扫描与水平扫描技术，并利用多频混合光束的光学干涉测量手段，对一待测对象进行整合式扫描的光学测量方法。

背景技术

随着当前技术的发展与演化，许多产品在加工尺寸精准度方面的要求，亦随之日趋严谨，特别是对于光电类或微机电类元件而言，其精准度往往必须达到纳米等级的要求。然而，在光电类或微机电类元件的整个加工过程中，往往不可避免地必须将待加工的工件输送至特定的加工位置来进行加工作业，甚至还可能会在工件尚处于运动状态时，就进行特定的加工作业。在此状况下，从微观的角度来看，即便这些运动非常微小，也势必会对加工品质造成重大的影响。

在此前提之下，往往必须借助于更精密的光学设备(或仪器)，在每个重要的生产制造工艺中对工件的表面进行位置距离测量，以此获得工件表面的一轮廓全貌，进而验证所述的工件表面的各部位的尺寸规格是否符合特定的标准。在实际运用层面上，通常采用多频混合光束进行光学干涉测量技术，结合扫描技术来对所述的工件(特别是模具、电路板或光学元件)的表面进行位置距离的测量，以此模拟显示所述的对象的外貌轮廓。为了进一步阐述相关的现有技术，现对现有的垂直式扫描与水平式扫描等二种扫描技术，以及Mirau、Michelson与Linnik等三种光学干涉测量技术加以详加叙述。

首先，请同时参阅图1至图2B，其中，图1显示垂直扫描式光学设备对待测对象进行扫描的立体外观示意图，图2A显示在X-Z平面的扫描路径示意图，图2B显示在X-Y平面的扫描路径示意图。如图1所示，一光学设备100用以对一待测对象200的表面进行垂直式扫描，以此测量待测对象200的表面各选定测量位置的位置距离。光学设备100包含一操作主机1、一光机组件2与一平台3。

操作主机1包含一机体11、一操作接口12、一显示器13、一导孔14、一连结组件15与一运算处理单元(未标号)。操作接口12位于机体11的表面，并且包含复数个操作键；显示器13位于邻近操作接口12处；导孔14开设于机体11上与光机组件2相邻的表面；连结组件15从与机体11内部的一传动装置(未标号)相连结的一端，经过导孔14而延伸至与光机组件2相结合的另一端；运算处理单元位于机体11的内部，并且分别与所述的操作接口12以及传动装置相连接。

其中，操作接口12可设定传动装置沿由一第一水平方向轴X与一垂直于第一水平方向轴X的第二水平方向轴Y所组成的一水平扫描平面(以下简称X-Y平面)上的四个水平方向I_x0、I_x1、I_y0与I_y1移动，经过运算处理单元运算后，可发出适当的控制信号，以此控制光机组件2随之沿四个水平方向I_x0、I_x1、I_y0与I_y1移动。

水平方向I_x0与第一水平方向轴X的正向方向相同，水平方向I_x1与第一水平方向轴X的正向方向相反；水平方向I_y0与第一水平方向轴Y的正向方向相同，水平方向I_y1与第一水平方向轴Y的正向方向相反。同时，一垂直坐标轴Z垂直于X-Y平面。

光机组件2包含一光箱21、一垂直驱动单元22与一干涉单元23。其中，光箱21连结于连结组件15；垂直驱动单元22分别连结于光箱21与干涉单元23，以此驱动干涉单元23沿二垂直方向I_z0与I_z1而相对于光箱21进行垂直移动。在垂直方向I_z0，共具备q个垂直位置H₀～H_(q-1)。同时，垂直方向I_z0与垂直坐标轴Z的正向方向相同，垂直方向I_z1与垂直坐标轴Z的正向方向相反。平台3则是供放置待测对象200用。

在光学设备100对待测对象200表面的单一测量位置进行测量时，干涉单元23会分出一参考光束(未标示)与一测量光束ML，测量光束ML投射在待测对象200表面的一测量位置P，然后反射回干涉单元23与参考光束进行干涉，以产生干涉波包，并通过干涉波包的位置而得知测量位置P所在的位置距离。当然，随着扫描作业的进行，所述的测量位置P可对应于图2B所示(m×n)个测量位置P₀₀～P_(m-1)(n-1)中的任何一个。

在光学设备100对待测对象200的全部表面进行扫描测量时，会从待测对象200表面的一测量位置P₀₀(可视为一初始取像测量位置)起开始进行垂直扫描，也就是使所述的测量光束ML投射在测量位置P₀₀，然后反射回干涉单元23与参考光束进行干涉。

在光学设备100对测量位置P₀₀进行扫描时，干涉单元23的底部位于垂直位置H₀，此时，光箱21内的光学感应单元217(标示于图3)会感应撷取一张干涉图像，接着，垂直驱动单元22会将干涉单元23自垂直位置H₀沿垂直方向I_z0向上带动，每行经一个单位垂直扫描行程Δz₀，光学感应单元217就感应撷取一张干涉图像，如此共行经(q-1)倍单位垂直扫描行程Δz₀，共撷取q张干涉图像，至此，即完成对测量位置P₀₀的垂直扫描作业。在图2B中显示，每个测量位置所涵盖的区域是一矩形或方形，并且在水平方向I_x0具有一单位长度L_x0，在水平方向I_y0具有另一单位长度L_y0。

当光学设备100完成对测量位置P₀₀的垂直扫描作业后，连结组件15会带动整个光机组件2沿水平方向I_x0移动一单位水平扫描行程Δx₀，使所述的测量光束ML投射在测量位置P₀₁，然后反射回干涉单元23与参考光束进行干涉。同时，垂直驱动单元22会将干涉单元23沿垂直方向I_z1带回到垂直位置H₀，然后开始对测量位置P₀₁进行如对测量位置P₀₀一般的垂直扫描作业。

在重复执行所述的垂直扫描作业，直到沿水平方向I_x0移动到测量位置P_(m-1)0，并完成对测量位置P_(m-1)0垂直扫描作业后，连结组件15会带动整个光机组件2沿着水平方向I_y0移动一单位水平扫描行程Δy₀，并且开始对测量位置P_(m-1)1进行如对测量位置P₀₀一般的垂直扫描作业。接着，连结组件15会带动光机组件2沿水平方向I_x1移动一个单位水平扫描行程Δx₀，并且开始对测量位置P_(m-2)1进行如对测量位置P₀₀一般的垂直扫描作业。

直到沿水平方向I_x1移动到测量位置P₀₁，并完成对测量位置P₀₁垂直扫描作业后，连结组件15会带动整个光机组件2沿水平方向I_y0移动一单位水平扫描行程Δy₀，并且开始对测量位置P₀₂进行如对测量位置P₀₀一般的垂直扫描作业。接着，连结组件15会带动整个光机组件2沿水平方向I_x0移动一单位水平扫描行程Δx₀，并且开始对测量位置P₁₂进行如对测量位置P₀₀一般的垂直扫描作业。从X-Y平面来看，宛如不断沿S形的路径移动。此外，所述的单位水平扫描行程Δx₀、Δy₀与单位垂直扫描行程Δz₀同时表示路径与长度。

如图2B所示，由于测量位置P_0(n-1)与P_(m-1)(n-1)是在全部(m×n)个测量位置P₀₀～P_(m-1)(n-1)中位于最边缘的二个。当n为奇数时，测量位置P_(m-1)(n-1)会是最后一个测量位置(可视为一最终取像测量位置)，当n为偶数时，测量位置P_0(n-1)将会是最后一个测量位置(亦可视为一最终取像测量位置)。

此外，为了充分揭露相关技术，在图2A与图2B中，以示意方式呈现相关组件的关系，不考虑实际比例问题。在实际运用层面上，所述的单位长度Lx₀、Ly₀、单位水平扫描行程Δx₀、Δy₀与单位垂直扫描行程Δz₀，皆可为微小的纳米等级长度。同时，所述的各测量位置所涵盖的部分区域与相邻的测量位置所涵盖的部分区域彼此重叠。

任何在光学扫描测量技术领域具有通常知识者皆能理解，在所述的垂直扫描作业中，为了获得完整的图像，往往必须对相邻测量位置的干涉图像进行缝合，才可得知待测对象200表面的轮廓全貌。如图2B所示，在测量位置P₀₁所撷取的图像必须与在测量位置P₀₀、P₁₁与P₀₂所撷取的图像进行叠合，当所述的单位水平扫描行程Δx₀与单位长度Lx₀的比值为0.9，且单位水平扫描行程Δy₀与单位长度Ly₀的比值亦为0.9时，图像叠合率约23％，表示有23％的扫描面积浪费于图像叠合。换而言之，m、Lx₀、n与Ly₀的乘积大约是待测对象200表面在X-Y平面投影面积的123％。在完成整个垂直扫描作业时，总共会有(m×n×q)张干涉图像。

此外，在现有的扫描技术中，q通常为一不可调整的默认值，而且为了有效增加测量范围，q通常等于一光学感应单元的最大解析像素数。以一解析像素数等于1000的电荷耦合器(CCD：charge-coupled device)为例，q的默认值通常为1000。同时，所述的单位长度Lx₀、单位长度Ly₀与缩放倍率的乘积，通常等于在显示器13上所显示的一解析像素点(pixel)的面积。

另外，由于在沿水平方向I_x0、I_x1或I_y0等方向移动单位水平扫描行程Δx₀或Δy₀时，必须精确移动定位至所述的复数个测量位置P₀₀～P_(m-1)(n-1)的其中一个后，才能进行垂直扫描作业，在实际运用层面上，因为必须移动定位的缘故，尚且必须额外花费减幅阻尼震荡(Damping)所需的缓冲时间，待趋于稳定状态之后，方可进行垂直扫描作业。

所以，对于垂直式扫描的技术而言，虽然因为在单一测量位置所移动的垂直扫描行程Δz₀数量较多的缘故，可以增加对各测量点的测量范围，但是，受制于必须进行图像叠合，在单一测量位置所移动的单位垂直扫描行程Δz₀数量较多(即总垂直扫描行程较大)，以及移动定位时必须花费额外的减幅阻尼震荡(Damping)缓冲时间等三大因素的限制，通常必须花费较多的时间来完成扫描作业。

请继续参阅图3至图5，其显示三种现有光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的应用，并且配合参阅图1。其中，图3显示Mirau光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图，图4显示Michelson光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图，图5显示Linnik光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图。

如图1与图3所示，在Mirau光学干涉测量技术与垂直扫描技术的结合应用中，光机组件2包含所述的光箱21、垂直驱动单元22与干涉单元23。光箱21包含一多频混合光源211、一第一光学透镜212、一隔板213、一第二光学透镜214、一第一分光元件215、一第三光学透镜216与一光学感应单元217。其中，隔板213上开设有一开孔213a。垂直驱动单元22分别连结于光箱21与干涉单元23。干涉单元23包含一第四光学透镜231、一参考反射组件232与一第二分光元件233。所述的光机组件2内的各相关组件的配置关系如图3所示。

在进行光学干涉测量时，多频混合光源211会发出一多频混合光束(未标号)，多频混合光束经过第一光学透镜212聚焦后，会穿过隔板213的开孔213a，然后，经过第二光学透镜214的聚焦后形成一入射光束IL₀，入射光束IL₀会投射向第一分光元件215。接着，第一分光元件215会将部份的入射光束IL₀投射向第四光学透镜231，第四光学透镜231会将第一分光元件215所投射的部分入射光束IL₀聚焦，使所述的部份的入射光束IL₀穿过参考反射组件232而投射至第二分光元件233上的一分光点SP₀，并且分光投射出一参考光束RL₀与一测量光束ML₀。

参考光束RL₀会自分光点SP₀反射至参考反射组件232，再自参考反射组件232反射至第二分光元件233，最后再反射至第四光学透镜231上的一干涉点IFP₀，共行经一第一参考光程；同时，测量光束ML₀会自分光点SP₀投射至待测对象200表面上的测量位置P后，再自测量光束ML₀反射至干涉点IFP₀，共行经一第一测量光程。

测量光束ML₀与参考光束RL₀会在干涉点IFP₀进行干涉而产生一干涉光束IFL₀，干涉光束IFL₀经过第四光学透镜231的聚焦后，会穿过第一分光元件215而投射至第三光学透镜216，并且经过第三光学透镜216的聚焦而投射至光学感应单元217。光学感应单元217感应出干涉波包的位置，以此计算出第一测量光程，并利用第一测量光程而计算出测量位置P所在的位置距离。

在实际运用层面上，隔板213通常包含一光圈转盘、一快门与一供光圈转盘枢接结合的固定版件(未标示)，光圈转盘上通常配置有多个大小不等的光圈，光圈与快门所重叠的孔洞即所述的开孔213a。因此，可通过隔板213与开孔213a而调整多频混合光束的进光量与进光时间，并可防止外界的光束对光箱内的光束造成不必要的干扰。

如图1与图4所示，在Michelson光学干涉测量技术与垂直扫描技术的结合应用中，利用另一光机组件2a取代光机组件2。光机组件2a包含与光机组件2相同的光箱21与垂直驱动单元22。光机组件2a与光机组件2的不同处在于光机组件2a包含一干涉单元23a，以此取代光机组件2的干涉单元23。干涉单元23a包含一第五光学透镜231a、一第三分光元件232a与一参考反射组件233a。所述的光机组件2a内的各相关组件的配置关系如图4所示。

在进行光学干涉测量时，多频混合光源211会发出另一多频混合光束(未标号)，多频混合光束经过第一光学透镜212聚焦后，会穿过隔板213的开孔213a，然后，经过第二光学透镜214的聚焦后形成一入射光束IL₁，入射光束IL₁会投射向第一分光元件215。接着，第一分光元件215会将部份的入射光束IL₁投射向第五光学透镜231a，第五光学透镜231a会将第一分光元件215所投射的部分入射光束IL₁聚焦，使所述的部份的入射光束IL₁投射至第三分光元件232a上的一分光点SP₁，并且分光投射出一参考光束RL₁与一测量光束ML₁。

参考光束RL₁会自分光点SP₁反射至参考反射组件233a后，再反射至第三分光元件232a上的一干涉点IFP₁，共行经一第二参考光程；同时，测量光束ML₁会自分光点SP₁投射至待测对象200表面的测量位置P，并自测量位置P反射至干涉点IFP₁，共行经一第二测量光程。

测量光束ML₁与参考光束RL₁会在干涉点IFP₁进行干涉而产生一干涉光束IFL₁，干涉光束IFL₁经过第五光学透镜231a的聚焦后，会穿过第一分光元件215而投射至第三光学透镜216，并且经过第三光学透镜216的聚焦而投射至光学感应单元217。光学感应单元217感应出干涉波包的位置，以此计算出第二测量光程，并利用第二测量光程而计算出测量位置P所在的位置距离。

如图1与图5所示，在Linnik光学干涉测量技术与垂直扫描技术的结合应用中，利用另一光机组件2b取代光机组件2。光机组件2b包含与光机组件2相同的光箱21与垂直驱动单元22。光机组件2b与光机组件2的不同处在于光机组件2b包含一干涉单元23b，以此取代光机组件2的干涉单元23。干涉单元23b包含一第四分光元件231b、一第六光学透镜232b、一参考反射组件233b与一第七光学透镜234b。所述的光机组件2b内的各相关组件的配置关系如图5所示。

在进行光学干涉测量时，多频混合光源211会发出另一多频混合光束(未标号)，多频混合光束经过第一光学透镜212聚焦后，会穿过隔板213的开孔213a，然后，经过第二光学透镜214的聚焦后形成一入射光束IL₂，入射光束IL₂会投射向第一分光元件215。接着，第一分光元件215会将部份的入射光束IL₂投射在第四分光元件231b上的一分光点SP₂，并且分光投射出一参考光束RL₂与一测量光束ML₂。

参考光束RL₂会自分光点SP₂投射至第六光学透镜232b，经过第六光学透镜232b的聚焦后投射至参考反射组件233b，接着，参考光束RL₂会自参考反射组件233b反射回第六光学透镜232b，再经过第六光学透镜232b的聚焦后，投射至第四分光元件231b上的一干涉点IFP₂，共行经一第三参考光程。

同时，测量光束ML₂会自分光点SP₂投射至第七光学透镜234b，经过第七光学透镜234b的聚焦后投射至待测对象200表面的测量位置P，接着，测量光束ML₂会自测量位置P反射回第七光学透镜234b，再经过第七光学透镜234b的聚焦后，投射至第四分光元件231b上的干涉点IFP₂，共行经一第三测量光程。

测量光束ML₂与参考光束RL₂会在干涉点IFP₂进行干涉而产生一干涉光束IFL₂，干涉光束IFL₂会穿过第一分光元件215而投射至第三光学透镜216，并且经过第三光学透镜216的聚焦而投射至光学感应单元217。光学感应单元217感应出干涉波包的位置，以此计算出第三测量光程，并利用第三测量光程而计算出测量位置P所在的位置距离。

请同时参阅图6至图7B，其中，图6显示水平扫描式光学设备对待测对象进行扫描的立体外观示意图，图7A显示在X-Z平面的扫描路径示意图，图7B显示在X-Y平面的扫描路径示意图。如图6所示，一光学设备300用以对一待测对象200的表面进行水平式扫描，以此测量待测对象200的表面各选定测量位置的位置距离。光学设备300包含与所述的光学设备100相同或相似的操作主机1与平台3。

光学设备300与所述的光学设备100的不同处在于光学设备300包含有一光机组件4以此取代光学设备100的光机组件2，同时，光机组件4包含一光箱41与一直接连结于光箱41的干涉单元42。其中，光箱41内部的配置关系与图1所显示的所述的光箱21内部的配置关系相似或相同，各组件的配置关系如图6所示。

在光学设备300对待测对象200表面的单一位置进行测量时，干涉单元42会分出一参考光束(未标示)与一测量光束ML’，测量光束ML’投射在待测对象200表面的一测量位置P’，然后反射回干涉单元43与参考光束进行干涉，以产生干涉波包，并通过干涉波包的位置而得知测量位置P’所在的位置距离。当然，随着扫描作业的进行，所述的测量位置P’可对应于图7B所示(r×s)个测量位置P₀₀’～P_(r-1)(s-1)’中的任何一个。

在光学设备300对待测对象200的全部表面进行扫描测量时，会自待测对象200表面的一测量位置P₀₀’(可视为一初始取像测量位置)起开始进行水平扫描，亦即使所述的测量光束ML’投射在测量位置P₀₀’，然后反射回干涉单元23与参考光束进行干涉，并撷取一张干涉图像。

在光学设备300完成对测量位置P₀₀’的扫描作业后，连结组件15会带动整个光机组件4沿水平方向I_x0移动一单位水平扫描行程Δx₁，使所述的测量光束ML’投射在测量位置P₀₁’，然后反射回干涉单元23与参考光束进行干涉，以此再撷取一张干涉图像。在重复执行所述的干涉图像撷取作业，直到沿水平方向I_x0移动到测量位置P_(r-1)0’，并完成对测量位置P_(r-1)0’的干涉图像撷取作业后，连结组件15会带动光机组件4沿水平方向I_y0移动一个单位水平扫描行程Δy₁，并且开始对测量位置P_(r-1)1’进行干涉图像撷取作业。接着，连结组件15会带动整个光机组件4沿水平方向I_x1移动一单位水平扫描行程Δx₁，并且开始对测量位置P_(r-2)1’进行干涉图像撷取作业。

直到沿水平方向I_x1移动到测量位置P₀₁’，并完成对测量位置P₀₁’的干涉图像撷取作业后，连结组件15会带动整个光机组件4沿水平方向I_y0移动一单位水平扫描行程Δy₁，并且开始对测量位置P₀₂’进行干涉图像撷取作业。接着，连结组件15会继续带动整个光机组件4沿水平方向I_x0移动一单位水平扫描行程Δx₁，并且开始对测量位置P₁₂’进行干涉图像撷取作业。从X-Y平面来看，宛如不断沿S形的路径移动。此外，所述的单位水平扫描行程Δx₁与Δy₁同时表示路径与长度。

如图7B所示，由于测量位置P_0(s-1)’与P_(r-1)(s-1)’是在全部(r×s)个测量位置中位于最边缘的二个。当s为奇数时，测量位置P_(r-1)(s-1)’会是最后一个测量位置(可视为一最终取像测量位置)，当s为偶数时，测量位置P_0(s-1)’将会是最后一个测量位置(亦可视为一最终取像测量位置)。同时，每个测量位置所涵盖的区域是一矩形或方形，并且在水平方向I_x0具有一单位长度Lx₁，在水平方向I_y0具有另一单位长度Ly₁。

此外，为了充分揭露相关技术，在图7A与图7B中，以示意方式呈现相关组件的关系，不考虑实际比例问题。在实际运用层面上，所述的单位长度Lx₁、Ly₁、单位水平扫描行程Δx₁与Δy₁，皆可为微小的纳米等级长度。同时，所述的各测量位置所涵盖的部分区域与相邻的测量位置所涵盖的部分区域彼此重叠。

任何在光学扫描技术领域具有通常知识者皆能理解，在所述的水平扫描作业中，为了获得完整的图像，往往必须对水平方向I_y0与I_y1相邻测量位置的干涉图像进行缝合，才可得知待测对象200表面的轮廓全貌。如图7B所示，在测量位置P₀₁’所撷取的图像必须与在测量位置P₀₀’与P₀₂所撷取的图像进行叠合，当所述的单位水平扫描行程Δy₁与单位长度Ly₁的比值为0.9时，图像叠合率约11％，表示有11％的扫描面积浪费于图像叠合。在完成整个水平扫描作业时，总共会有(r×s)张干涉图像。

任何在光学扫描技术领域具有通常知识者皆能理解，在所述的水平式扫描作业中，相较于垂直式扫描作业，仅需在水平方向I_y0与I_y1相邻测量位置的干涉图像进行缝合，故图像叠合率仅约为垂直式扫描作业的一半，然而终究仍须借助图像叠合的技术手段。同时，由于在进行扫描过程中，是沿水平扫描方向I_x0或I_x1不断移动，只需在经过特定测量位置的瞬间，调整光圈，打开快门，并感应撷取干涉图像即可，并不需要进行移动定位的动作，因此不会额外花费减幅阻尼震荡(Damping)所需的缓冲时间。

此外，由于水平式扫描仅以单一垂直高度对所述的复数个测量位置P₀₀’～P_(r-1)(s-1)’进行测量，其光学干涉测量的范围将会十分有限，在对高低起伏较大的表面进行测量时，将会测量不出部分测量位置的位置距离。

同时，任何在光学扫描技术领域具有通常知识者还能轻易理解，在Mirau光学干涉测量技术中，由于在光机组件2中的参考反射组件232通常是直接涂布于第四光学透镜231上的反光涂层，因此，在参考反射组件232与第二分光元件233之间反射所行经的第一参考光程通常是一个定值，必须通过在垂直方向Iz₀与Iz₁的扫描移动，才能在特定的垂直位置感应到干涉波包，从而得知所述的复数个测量位置的位置距离。

从而得知，所述的水平式扫描作业并无法运用Mirau光学干涉测量技术。即便是应用Linnik光学干涉测量技术，虽然可通过一些辅助的调整方式来勉强解决类似的问题，但是，在操作上仍有一定的困难度或不便利性。

所以，对于水平式扫描的技术而言，虽然相对于垂直式扫描技术而言，因为图像叠合率较低，以及不必对各测量位置的众多个垂直位置一一进行图像撷取，故可节省一些扫描作业所需的时间，但是，依旧必须进行图像叠合，而且还又衍生出无法对高低起伏较大的表面进行测量，以及无法结合运用Mirau光学干涉测量技术等问题。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题与目的：

综观以上所述，在现有技术中，对于垂直式扫描作业而言，虽然，可以增加对各测量点的测量范围，但受制于必须进行图像叠合，在单一测量位置所移动的垂直扫描行程大，以及移动定位时必须花费额外的减幅阻尼震荡(Damping)所需的缓冲时间等三大因素的限制，通常必须花费较多的时间来完成扫描作业。

同时，对于水平式扫描作业而言，虽然相较于垂直式扫描技术而言，可节省一些扫描作业所需的时间，但是，却又衍生出无法对于高低起伏较大的表面进行测量，以及无法结合运用Mirau光学干涉测量技术等问题。

因此，本发明的主要目的在于提供一种整合扫描式光学测量方法，其在垂直式扫描与水平式扫描等两种扫描方式的基础上建立一种兼取二者扫描技术精神的扫描方式，以此同时解决以上所述的必须进行图像叠合，在单一测量位置所移动的总垂直扫描行程较大，移动定位时必须花费额外的减幅阻尼震荡(Damping)缓冲时间，无法对于高低起伏较大的表面进行测量，以及无法结合运用Mirau光学干涉测量技术等问题。

本发明的次要目的在于提供一种整合扫描式光学测量方法，其提供一种可依据待测对象表面的高低起伏变异度而设定垂直位置的数量，也就是依据待测对象表面的高低起伏变异度而设定测量范围，以此在对表面高低起伏变异度较小时，减少在垂直扫描方向移动的总行程，进而节省进行扫描测量所需花费的时间。

本发明解决问题的技术手段：

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段提供一种整合扫描式光学测量方法，其利用一多频混合光束的光学干涉测量手段，扫描测量一待测对象表面上的复数个测量位置的位置距离，以此获得待测对象表面的轮廓全貌，所述的方法依据所述的复数个测量位置而建立一水平扫描平面，并在所述的水平扫描平面上设定至少一水平扫描向量。

同时，设定一垂直于所述的水平扫描向量的垂直扫描向量，并在垂直扫描向量方向设定特定数量个垂直位置。接着，将所述的水平扫描向量加上所述的垂直扫描向量，以此获得一整合扫描向量。最后，沿所述的整合扫描向量的方向对所述的复数个测量位置进行扫描，以对所述的复数个测量位置撷取对应的干涉图像，并通过干涉图像上的干涉波包位置来计算所述的复数个测量位置的位置距离。

所述的光学干涉测量手段利用一具备干涉单元的光学设备所实现，且所述的特定数量个垂直位置，分别代表在撷取每张干涉图像时，干涉单元所在的垂直位置。所述的特定数量是决定测量范围的重要因素。在本发明较佳实施例中，所述的特定数量可依据待测对象表面的高低起伏变异度而设定。

本发明对比先前技术的功效：

相较于现有的垂直式扫描，由于本发明所提供的整合扫描式光学测量方法沿整合扫描向量的方向不断移动，并撷取对应的干涉图像，因此，不必图像叠合，也不必花费移动定位所需的减幅阻尼震荡(Damping)缓冲时间，并可通过所述的特定数量的设定而减少在单一测量位置所移动的总垂直扫描行程。综上所述，相较于现有的垂直式扫描，本发明所提供的整合扫描式光学测量方法可有效减少扫描测量所需花费的时间，故可有效提升扫描测量的效率。

相较于现有的水平式扫描，由于本发明所提供的整合扫描式光学测量方法在垂直方向仍有所述的特定数量个垂直位置的弹性空间，故可有效提升测量范围。不仅如此，本发明可结合Mirau光学干涉测量技术、Michelson光学干涉测量技术或Linnik光学干涉测量技术，来对待测对象表面进行位置距离的测量而大幅提升应用领域。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示垂直扫描式光学设备对待测对象进行扫描的立体外观示意图；

图2A显示在X-Z平面的扫描路径示意图；

图2B显示在X-Y平面的扫描路径示意图；

图3显示Mirau光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图；

图4显示Michelson光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图；

图5显示Linnik光学干涉测量技术结合所述的垂直扫描技术的示意图；

图6显示水平扫描式光学设备对待测对象进行扫描的立体外观示意图；

图7A显示在X-Z平面的扫描路径示意图；

图7B显示在X-Y平面的扫描路径示意图；

图8显示本发明较佳实施例中的整合扫描式光学设备对待测对象进行整合式扫描的立体外观示意图；

图9A显示在X-Z平面的扫描路径示意图；

图9B显示在X-Y平面的扫描行路径意图；以及

图10显示本发明较佳实施例的简易流程图。

附图标号

100、300、400光学设备

200          待测对象

1、5         操作主机

11、51       机体

12、52                 操作接口

13、53                 显示器

14、54                 导孔

15、55                 连结组件

2、2a、2b、4、6        光机组件

21、41、61             光箱

211                    多频混合光源

212                    第一光学透镜

213                    隔板

213a                   开孔

214                    第二光学透镜

215                    第一分光元件

216                    第三光学透镜

217                    光学感应单元

22、62                 垂直驱动单元

23、23a、23b、42、63   干涉单元

231                    第四光学透镜

232、233a、            参考反射组件

233                    第二分光元件

231a                   第五光学透镜

232a                   第三分光元件

231b                   第四分光元件

232b                   第六光学透镜

233b                   参考反射组件

234b                   第七光学透镜

3                       平台

IL₀～IL₂                入射光束

ML、ML’、ML”、ML₀～ML₂测量光束

RL₀～RL₂                参考光束

SP₀～SP₂                分光点

IFP₀～IFP₂              干涉点

P、P’、P”             测量位置

P₀₀～P_(m-1)(n-1)        测量位置

P₀₀’～P_(r-1)(s-1)’    测量位置

P₀₀”～P_(t+v-1)0”      测量位置

H₀～H_(q-1)              垂直位置

H₀’～H_(v-1)’          垂直位置

HSV                     水平扫描向量

VSV                     垂直扫描向量

ISV                     整合扫描向量

RV                      复归向量

X                       第一水平方向轴

Y                       第二水平方向轴

Z                       垂直坐标轴

I_x0、I_x1、I_y0、I_y1      水平方向

Δx₀～Δx₂              单位水平扫描行程

Δy₀～Δy₂              单位水平扫描行程

Δz₀、Δz₂              单位垂直扫描行程

Lx₀～Lx₂、Ly₀～Ly₂      单位长度

具体实施方式

由于本发明所提供的整合扫描式光学测量方法可广泛运用于多种利用光学干涉测量技术来进行扫描作业的光学装置、设备与系统，其组合实施方式更是不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举其中一较佳实施例来加以具体说明。

请同时参阅图8至图9B，其中，图8显示本发明较佳实施例中的整合扫描式光学设备对待测对象进行整合式扫描的立体外观示意图，图9A显示在X-Z平面的扫描路径示意图，图9B显示在X-Y平面的扫描路径示意图。如图所示，一与现有光学设备100相似的光学设备400，利用一多频混合光束(通常为多频混合白光束)以对一待测对象200的表面进行垂直式扫描，以此测量待测对象200的表面各选定测量位置的位置距离。光学设备400包含一操作主机5、一光机组件6与所述的平台3。

平台3供放置待测对象200之用。操作主机5包含一机体51、一操作接口52、一显示器53、一导孔54、一连结组件55与一运算处理单元(未标号)。操作接口52位于机体51的表面，并且包含复数个操作键；显示器53位于邻近操作接口52处；导孔54开设于机体51上与光机组件6相邻的表面；连结组件55从与机体51内部的一传动装置(未标示)相连结的一端，经过导孔54而延伸至与光机组件6相结合的另一端；运算处理单元位于机体51的内部，并且分别与所述的操作接口52以及传动装置相连结。

其中，操作接口52可设定传动装置沿由一第一水平方向轴X与一垂直于第一水平方向轴X的第二水平方向轴Y所组成的一水平扫描平面(即所述的X-Y平面)上的四个水平方向I_x0、I_x1、I_y0与I_y1移动，经过运算处理单元运算后，可发出适当的控制信号，以此控制光机组件6随之沿四个水平方向I_x0、I_x1、I_y0与I_y1移动。同时，一垂直坐标轴Z垂直于X-Y平面。

光机组件6包含一光箱61、一垂直驱动单元62与一干涉单元63。其中，光箱61连结于连结组件55；垂直驱动单元62分别连结于光箱61与干涉单元63，以此驱动干涉单元63沿二垂直方向I_z0与I_z1而相对于光箱21进行垂直移动。在垂直方向I_z0，具备v个垂直位置H₀’～H_(v-1)’，其中，v可小于或等于t，在本实施例中，v远小于t。同时，且垂直位置H₀’可视为一最低垂直位置，垂直位置H_(v-1)’可视为一最高垂直位置。在垂直方向I_z0上，各相邻垂直位置间相距一单位垂直扫描行程Δz₂，因此，垂直位置H₀’与垂直位置H_(v-1)’之间相距(v-1)个单位垂直扫描行程Δz₂。

光学设备400与现有光学设备100的最大不同处在于在整个扫描过程中，光机组件6会随时被控制沿所述的四个水平方向I_x0、I_x1、I_y0或I_y1中的一个移动，在此同时，垂直驱动单元62亦会同步驱动控制干涉单元63沿所述的二个垂直方向I_z0或I_z1中的一个移动。此外，较佳地，垂直驱动单元62应利用压电驱动的方式来驱动控制干涉单元63沿所述的二个垂直方向I_z0或I_z1中的一个移动。

在光学设备400对待测对象200表面的单一测量位置进行测量时，干涉单元53会分出一参考光束(未标示)与一测量光束ML”，测量光束ML”投射在待测对象200表面的一测量位置P”，然后反射回干涉单元53与参考光束进行干涉，以产生干涉波包，并通过干涉波包的位置而得知测量位置P”所在的位置距离。当然，随着扫描作业的进行，所述的测量位置P”亦会随之移动。

在光学设备400对待测对象200的全部表面进行扫描测量时，首先会进行单向的线性扫描测量，以获得沿水平方向I_x0的对象表面线性轮廓全貌。在此之前，会先依据待测对象200表面的第一额定数量(t)个测量位置P_(v/2)0”～P_(t+v/2-1)0”而建立所述的水平扫描平面(即X-Y平面)，其中，任二相邻的测量位置，在X-Y平面上的投影相距一单位水平扫描行程Δx₂，自测量位置P_(v/2)0”(可视为一初始取像测量位置)至测量位置P_(t+v/2-1)0”(可视为一最终取像测量位置)共包含(t-1)个单位水平扫描行程Δx₂。

接着，可在X-Y平面上设定一平行于第一水平方向轴X的水平扫描向量HSV，并且设定一垂直于水平扫描向量HSV的垂直扫描向量VSV，将水平扫描向量HSV与垂直扫描向量VSV相加，以获得一整合扫描向量ISV。其中，水平扫描向量HSV方向与水平方向I_x0相同，垂直扫描向量VSV方向与垂直方向I_z0相同。整合扫描向量ISV可等分切割成(v-1)个基本整合扫描向量(未标示)，其中，基本整合扫描向量在水平扫描向量HSV方向与垂直扫描向量VSV方向的分量分别为单位水平扫描行程Δx₂与单位垂直扫描行程Δz₂。

在对待测对象200表面开始进行单向的线性扫描测量时，总共会行经(t+v)个测量位置P₀₀”～P_(t+v-1)0”，在行经测量位置P₀₀”时，测量位置P₀₀”只有部份区域是位于待测对象200表面上，此时，在垂直方向I_z0上，干涉单元63的底部位于垂直位置H₀’，接着，干涉单元63依据基本整合扫描向量而移动，亦即在水平方向I_x0(即水平扫描向量HSV方向)移动单位水平扫描行程Δx₂，在垂直方向I_z0(即垂直扫描向量VSV方向)移动单位垂直扫描行程Δz₂，以此对应至测量位置P₁₀”，以此类推。

直到干涉单元63依据(v/2)倍基本整合扫描向量而移动，亦即在水平方向I_x0移动(v/2)个单位水平扫描行程Δx₂，在垂直方向I_z0移动(v/2)个单位垂直扫描行程Δz₂时，对应于测量位置P_(v/2)0”。此时，光箱61内的一光学感应单元(未标示)会开始感应撷取第一张干涉图像。此后，干涉单元63每再多依据一倍基本整合扫描向量而移动时，亦即在沿水平方向I_x0与垂直方向I_z0分别再移动一个单位水平扫描行程Δx₂与一个单位垂直扫描行程Δz₂时，就会再感应撷取一张干涉图像。

直到干涉单元63完整的整合扫描向量ISV而移动，即在水平方向I_x0移动(v-1)个单位水平扫描行程Δx₂，在垂直方向I_z0移动(v/2)个单位垂直扫描行程Δz₂时，对应于测量位置P_(v-1)0”，此时，对应于测量位置P_(v-1)0”，且干涉单元63的底部位于(最高)垂直位置H_(v-1)’，光学感应单元会感应撷取第(v/2)张干涉图像。接着，在干涉单元63再继续沿水平方向I_x0移动一个单位水平扫描行程Δx₂，即总共移动v个单位水平扫描行程Δx₂时，在垂直方向I_z0上，干涉单元63会沿垂直方向I_z1移动(v-1)个单位垂直扫描行程Δz₂而回到(最低)垂直位置H₀’，并同时感应撷取第(v/2+1)张干涉图像。

因此，向水平方向I_x0延伸一个单位水平扫描行程Δx₂与向垂直方向I_z1延伸(v-1)个单位垂直扫描行程Δz₂所组成的向量，可视为一复归向量RV。同时，如图9A所示，将整合扫描向量ISV的路径加上复归向量RV的路径后，所得的路径可视为一呈现「倒V字型」的基本扫描循环路径。

持续依据所述的基本扫描循环路径进行线性扫描测量，直到在水平方向I_x0移动(t+v/2-1)个单位水平扫描行程Δx₂时，对应于测量位置P_(t+v/2-1)0”。此时，光学感应单元会感应撷取第t张(也是最后一张)干涉图像。之后，会持续依据所述的基本扫描循环路径行进，直到在水平方向I_x0移动(t+v-1)个单位水平扫描行程Δx₂而对应至测量位置P_(t+v-1)0”，此时，光学设备400就对待测对象200表面完成第一道线性扫描测量。

在完成第一道线性扫描测量后，连结组件55会带动整个光机组件6沿水平方向I_y0移动一单位水平扫描行程Δy₂，对应至测量位置P_(t+v-1)1”。此时，会以水平方向I_x1取代所述的水平方向I_x0，持续进行第二道线性扫描测量，其中，第二道线性扫描测量与第一道线性扫描测量相类似，只有方向相反而已。直到移动到对应至测量位置P₀₁”时，即完成第二道线性扫描测量。

在完成第二道线性扫描测量后，连结组件55会带动整个光机组件6沿水平方向I_y0移动一单位水平扫描行程Δy₀，对应至测量位置P₀₂”。此时，会以水平方向I_x0再取代所述的水平方向I_x1，持续进行与第一道线性扫描测量相同的第三道线性扫描测量，以此类推。

如图9B所示，在完成第u道线性扫描测量后，则完成全部的整合式扫描作业，整个过程中总共会感应撷取出(t×u)张干涉图像。从X-Y平面来看，宛如不断沿S形的路径移动。同时，在每一测量位置所涵盖的区域是一矩形或方形，并且在水平方向I_x0具有一单位长度Lx₂，在水平方向I_y0具有另一单位长度Ly₂。

亦如图9B所示，由于测量位置P_0(u-1)”与P_(t+v-1)(u-1)”是在全部(t+v)×(u)个测量位置P₀₀”～P_(t+v-1)(u-1)”中位于最边缘的二个。当u为奇数时，测量位置P_(t+v-1)(u-1)”会是最后一个测量位置；当u为偶数时，测量位置P_0(u-1)”将会是最后一个测量位置。在感应撷取出(t×u)张干涉图像后，必须依据所撷取出的干涉图像，解析出各测量位置的位置距离(即高度)，以此解析出代表待测对象200表面的轮廓外貌图像。

在本实施例中，所述的v、t、单位水平扫描行程Δx₂与单位垂直扫描行程Δz₂都是可调整设定的。其中，t、v、u、单位水平扫描行程Δx₂、Δy₂与缩放倍率等参数，决定了干涉图像的总张数、测量范围以及图像的像素数与分辨率等参数。同时，利用所述的整合式扫描技术与现有光学干涉测量技术的方法，可称之为整合扫描式光学测量方法。

此外，为了充分揭露相关技术，在图9A与图9B中，以示意方式呈现相关组件的关系，不考虑实际比例问题。在实际运用层面上，所述的单位长度Lx₂、Ly₂、单位水平扫描行程Δx₂、Δy₂与单位垂直扫描行程Δz₂，皆可为微小的纳米等级长度。同时，所述的各测量位置所涵盖的部分区域与相邻的测量位置所涵盖的部分区域彼此重叠。

任何在光学扫描测量技术领域具有通常知识者皆能理解，在以上所揭露的技术中，水平扫描向量HSV方向与水平方向I_x0相同，垂直扫描向量VSV方向与垂直方向I_z0相同。然而，在实际运用上，水平扫描向量HSV方向亦可与水平方向I_x1相同，垂直扫描向量VSV方向亦可与垂直方向I_z1相同，因此共可排列组合出四种方向类型的整合扫描向量ISV。换而言之，除了图9A所示的朝右上方的方向类型外，还包含朝右下方、左上方、左下方等方向类型的整合扫描向量ISV。

基于所述的前提，在第一道线性扫描测量与第奇数道线性扫描测量中，整合扫描向量ISV即为右上方的方向类型。在第二道线性扫描测量与第偶数道线性扫描测量中，整合扫描向量ISV即为左上方的方向类型。同时，当整合扫描向量ISV为左下方与右下方的方向类型时，在垂直方向I_z1的变化由垂直位置H_(v-1)’，逐渐沿垂直方向I_z1递减至垂直位置H₀’，然后复归至垂直位置H_(v-1)’，因此，所述的基本扫描循环路径将会呈现「正V字型」。其余部分与所述的内容相近，以下则不再予以赘述。

此外，由以上所述的第一道扫描测量中可知，在前(v/2)个测量位置P₀₀”～P_(v/2-1)0”与后(v/2)个测量位置P_(t+v/2-1)0”～P_(t+v-1)0”并不感应撷取干涉图像，此作法不仅可供以第(v/2)个垂直位置为中心而平移正常化(Normalization)，将有助于v的设定，并且便于精确撷取待测对象200表面边缘的干涉图像，以此提升所述的轮廓外貌图像涵盖待测对象200表面的涵盖率。

在实际运用层面上，(t/v)与(v/2)最好为整数，特别是当v为奇数时，必须将(v/2)的数值取整数加1，在此状况之下，在最前(v/2)个测量位置与最末(v-v/2)个测量位置不会感应撷取干涉图像。同时，将(t/v)的数值取整数加1所得的数值，通常即是所述的轮廓全貌图像的像素数。

此外，在开始进行扫描测量之前，可利用操作接口52设定所欲扫描测量的区域，以此依据所欲扫描测量的区域面积而产生所述的参数t与u，不见得一定必须对待测对象200表面的全部区域进行扫描测量。

任何在光学扫描测量技术领域具有通常知识者，在阅读以上所述的整合式扫描技术内容后，相对于所述的现有垂直式扫描技术，应该都能轻易理解以下事项。

其一，如图9B所示，从X-Y平面来看，由于在水平方向I_x0或I_x1上，是不断移动而感应撷取干涉图像，所以只需将所撷取的干涉图像依序组合即可，并不不必进行图像叠合。同时，在水平方向I_y0或I_y1上，因为单位水平扫描行程Δy₂恰好等于或极趋近于单位长度Ly₂，其图像叠合率等于0或极趋近于0，所以可有效解决现有技术中必须进行图像叠合的问题。

其二，由于在本发明中垂直位置的数量v是可调整设定的，不像现有垂直扫描技术中，垂直位置的数量q通常为预设的最大极限值。延续所述的q为1000的例，在单位垂直扫描行程相同(即Δz₀等于Δz₂)时，倘若对一高低起伏变异量极小的待测对象表面进行扫描测量，可将测量范围调小，亦即将垂直位置的数量V为100或10，则在垂直方向I_z0或I_z1的总垂直扫描行程将可有效减少90％或99％。因此，可有效解决现有技术中总垂直扫描行程较大的问题。

其三，由于在扫描过程中，干涉单元63沿多个所述的基本扫描循环路径移动，在移动至对应的测量位置时，只需在经过特定测量位置的瞬间，调整光圈，打开快门，并感应撷取干涉图像即可，并不需要进行移动定位的动作，因此不会额外花费减幅阻尼震荡(Damping)所需的缓冲时间。所以，本发明也同时解决了现有垂直式扫描技术中的第三个问题。

任何在光学扫描测量技术领域具有通常知识者，在阅读以上所述的整合式扫描技术内容后，相对于所述的现有水平式扫描技术，应该也能轻易理解以下事项。

其一，由于本发明所提供的整合式扫描方式在垂直方向I_z0上具备有v个垂直位置的变化，因此其测量范围可以为水平测量位置的v倍，故仍可对高低起伏较大的表面进行测量而解决现有水平式扫描技术中的第一个问题。

其二，也正由于本发明所提供的整合式扫描方式在垂直方向I_z0上具备有v个垂直位置的变化，因此，当发明运用于Mirau光学干涉测量技术，仍可在垂直方向I_z0提供足够的调整空间以适应Mirau光学干涉测量技术的需求，故本发明亦可运用于Mirau光学干涉测量技术，当然，仍可运用于Michelson与Linnik等另外二种光学干涉测量技术，使得现有水平式扫描技术中的第二个问题亦可同时获得解决。

请继续参阅图10，其显示本发明较佳实施例的简易流程图，同时，请一并参阅图9A。由于本发明的详细实施方式与运作流程十分繁琐，并且已在所述的实施例中充分揭露，以下仅针对单一基本扫描循环路径的运作流程，归纳出简易的运作流程。如图所示，在进行本发明的整合式扫描时，必须先依据待测对象200表面上的第一额定数量个(t)个测量位置而建立一水平扫描平面(如X-Y平面，步骤110)，并在水平扫描平面上设定至少一水平扫描向量HSV(步骤120)；同时，设定一垂直于水平扫描平面的垂直扫描向量VSV(步骤130)，并在垂直扫描向量VSV方向设定第二额定数量(v)个垂直位置H₀’～H_(v-1)’(步骤140)。

接着，将水平扫描向量HSV加上垂直扫描向量VSV，以此获得一整合扫描向量ISV(步骤150)，然后，沿整合扫描向量ISV的方向移动开始进行扫描测量(步骤160)；在沿整合扫描向量的方向移动，直到在垂直扫描向量VSV方向到达(最高)垂直位置H_(v-1)’时，沿一复归向量RV复归至垂直扫描向量VSV方向的(最低)垂直位置H₀’(步骤170)，至此，则完成单一基本扫描循环路径的运作，若继续重复所述的步骤，则可完成对所述的t个测量位置的扫描测量。

通过所述的本发明实施例可知，本发明确具产业上的利用价值。惟以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，任何所属技术领域中具有通常知识者当可依据本发明所述的实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的发明精神及界定的专利范围内。

Claims (10)

1.一种整合扫描式光学测量方法，利用一多频混合光束的光学干涉测量技术，扫描测量一待测对象表面上的第一额定数量t个测量位置的位置距离，以此获得所述的待测对象表面的一轮廓全貌，所述的整合扫描式光学测量方法包含：

依据所述的t个测量位置而建立一水平扫描平面，并在所述的水平扫描平面上设定至少一水平扫描向量；

设定一垂直于所述的水平扫描平面的垂直扫描向量；

将所述的水平扫描向量加上所述的垂直扫描向量，以此获得一整合扫描向量；以及

沿所述的整合扫描向量的方向移动以对所述的t个测量位置进行扫描，以此测量所述的t个测量位置的位置距离。

2.根据权利要求1所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，所述的多频混合光束是一多频混合白光束。

3.根据权利要求1所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，所述的光学干涉测量技术是Mirau光学干涉测量技术、Michelson光学干涉测量技术或Linnik光学干涉测量技术。

4.根据权利要求1所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，所述的t个测量位置包含一初始取像测量位置与一最终取像测量位置，在所述的水平扫描向量方向，所述的初始取像测量位置与所述的最终取像测量位置相距一水平扫描行程，且所述的水平扫描行程包含所述的t个测量位置，其中，所述的水平扫描行程最先经过所述的初始取像测量位置，最后经过所述的最终取像测量位置。

5.根据权利要求4所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，在所述的垂直扫描向量方向，包含第二额定数量v个垂直位置，v小于或等于t，且所述的v个垂直位置包含一最低垂直位置与一最高垂直位置，两相邻垂直位置之间相距一单位垂直扫描行程，在所述的t个测量位置中，任两相邻的测量位置之间在所述的水平扫描平面上的投影相距一单位水平扫描行程，所述的水平扫描行程包含t+v-1个单位水平扫描行程。

6.根据权利要求5所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，所述的整合扫描向量等分切割成v-1个基本整合扫描向量，且基本整合扫描向量在所述的水平扫描向量方向与所述的垂直扫描向量方向的分量分别为所述的单位水平扫描行程与所述的单位垂直扫描行程。

7.根据权利要求5所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，在开始进行所述的扫描测量时，在所述的水平扫描向量方向，每行经一个所述的单位水平扫描行程，在所述的垂直扫描向量方向，就会行经一个所述的单位垂直扫描行程。

8.根据权利要求7所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，在进行所述的扫描测量时，当行经v-1个单位水平扫描行程与v-1个单位垂直扫描行程后，在所述的水平扫描向量方向行经v个单位水平扫描行程时，在所述的垂直扫描向量方向又会回到所述的最低垂直位置。

9.根据权利要求8所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，在进行所述的扫描测量时，在行经v/2个单位水平扫描行程时，行经所述的初始取像测量位置，在行经t+v/2-1个单位水平扫描行程时，行经所述的最终取像测量位置。

10.根据权利要求8所述的整合扫描式光学测量方法，其特征在于，所述的v、t、单位水平扫描行程与单位垂直扫描行程都是可调整设定的。

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