CN101319933A - 使用光干涉方式的震动检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明一种使用光干涉方式的震动检测系统，包含有：一干涉物镜组，具有一光轴；一取像装置，位于该干涉物镜组的光轴一端，用以透过该干涉物镜组进行取像；一光源，其所发的光是重迭于该干涉物镜组的光轴；以及一待测物，具有一待测面位于该干涉物镜组的光轴另一端，该待测面的法向量与该光轴相夹预定角度θ。通过此，可透过光干涉方式来进行高精度的3D量测，进一步的得到相对于时间内的位移/速度/加速度及频率等等信息，可供评估震动所造成的相对位移。
Description
技术领域
本发明涉及震动检测技术，特别是指一种使用光干涉方式的震动检测系统。
背景技术
白光干涉系统对于震动的要求极为严格，对于一般的震动量测，最常使用的传感器便是加速规，而加速规在使用上下列限制：
一、体积问题：加速规根据传感器频率范围，可分为不同大小，不过对于某些设备而言，空间是不足以置入加速规的。
二、感测能力受限：相较于一般的测量等级，白光干涉系统或是共轭焦点显微镜系统所考虑的震动是大约在纳米等级，而且影响测量精度的最大问题在于样品与显微镜之间的相对位移，任何外加的传感器皆会干扰原先的振幅与频率，因此无法量得真正的相对位移。
基于上述原因，欲对高精度的3D量测的震动所造成的影响进行评估，目前并没有很好的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种使用光干涉方式的震动检测系统，其可进行高精度的3D量测，并可供评估震动所造成的相对位移。
为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种使用光干涉方式的震动检测系统，包含有：一干涉物镜组，具有一光轴；一取像装置，位于该干涉物镜组的光轴一端，用以透过该干涉物镜组进行取像；一光源，其所发的光是重迭于该干涉物镜组的光轴；以及一待测物，具有一待测面位于该干涉物镜组的光轴另一端，该待测面的法向量与该光轴相夹预定角度θ。通过此，可透过光干涉方式来进行高精度的3D量测，进一步的得到相对于时间内的位移/速度/加速度及频率等等信息，可供评估震动所造成的相对位移。
附图说明
图1是本发明第一较佳实施例的设置示意图；
图2(A)、图(B)是本发明第一较佳实施例的示意图，显示相位与干涉强度的关系；
图3(A)、图3(B)是本发明第一较佳实施例的示意图，显示光的同调性与干涉条纹的关系；
图4是本发明第一较佳实施例的示意图，显示高度改变与干涉条纹的关系；
图5是本发明第一较佳实施例的示意图，显示相对位移与时间的关系；
图6是本发明第一较佳实施例的示意图，显示速度与时间的关系；
图7是本发明第一较佳实施例的示意图，显示加速度与时间的关系；
图8是本发明第一较佳实施例的示意图，显示震动频率与震动强度的关系；
图9是本发明第二较佳实施例的设置示意图。
【主要组件符号说明】
10使用光干涉方式的震动检测系统
11干涉物镜组 18壳体 19弹性件
21取像装置 25半反射镜 31光源
32透镜 41待测物 42待测面
50使用光干涉方式的震动检测系统
51干涉物镜组 59壳体 61取像装置
71待测物 72悬吊台 73弹性件
N法向量 X光轴 θ预定角度
实施方式
为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下的二较佳实施例并配合图式说明如后，其中：
如图1所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种使用光干涉方式的震动检测系统10，主要由一干涉物镜组11、一取像装置21、一光源31以及一待测物41所组成，其中：
该干涉物镜组11，本第一实施例中为一Mirau物镜，具有一光轴X。
该取像装置21，本第一实施例中为一线扫瞄式CCD(电荷耦合装置，位于该干涉物镜组11的光轴X一端，本第一实施例中是位于该干涉物镜组11上方，用以透过该干涉物镜组11进行取像。
本第一实施例中更包含有一半反射镜25，位于该取像装置21与该干涉物镜组11之间。
该光源31，由侧边通过由一透镜32将所发的光投射至该半反射镜25，而由该半反射镜25将局部光线反射而重迭于该干涉物镜组11的光轴X，而反射至该干涉物镜组11，再投射出去，而进入该干涉物镜组11的光线，在投射至该半反射镜25时，亦会有局部光线直接通过该半反射镜25而照射于该取像装置21以进行取像。
该待测物41，具有一待测面42位于该干涉物镜组11的光轴X另一端，本第一实施例中是位于该干涉物镜组11下方，该待测面42的法向量N是与该光轴X相夹预定角度θ。该预定角度θ介于0度与90度之间。而于图1中所示，该预定角度θ为3.5度。
本第一实施例中，该取像装置21以及该干涉物镜组11是设于一壳体18内，且上方连接一弹性件19而呈弹性悬吊的状态。而该待测物41则可置于一机台(图中未示)上，外界的震动会经由该机台传达至该待测物41。
本发明所提供的系统，其操作的原理在于：通过由该相夹预定角度的相对关系，可在该待测物41有震动时，产生相对于该干涉物镜组11的位移。其中由于该干涉物镜组11及该取像装置21为悬吊状态，因此不会受到震动的影响。由于光的干涉原理，相同相位的光会产生迭加，相位相差90度则互为抵消，因此，利用两道光线互相干涉，以其中一道光线为参考光，另一道光线为照射到物体表面的检测光，此二道光是透过该干涉物镜组11所分光而成。在两道光线返回该干涉物镜组11后产生干涉，便可利用干涉条纹的强弱判断物体表面与待测物41表面的光相位差。图2(A)(B)是显示相位与干涉强度的关系。
另外，本第一实施例利用了白光干涉的原理，使用同调性低的白光来做为干涉光源，通过以提高位置分辨率并且避免相位错误。当然本发明并不限于白光的使用，其它的色光亦可使用。图3(A)(B)是显示光的同调性与干涉条纹的关系。
又，由于该待测面42的法向量N与该光轴X相夹预定角度，因此使得该待测物41在该干涉物镜组11视野范围内有一定的高度差，因此会有如图4所示的现象。此代表着在高度改变时干涉条纹即随的改变。亦即，如果待测物41本身与该干涉物镜组11之间有相对的移动，则干涉条纹发生的位置也会跟着改变。
将每个时间点的干涉条纹换算成为移动距离(即待测物41与干涉物镜组11的相对位移距离)并加以记录，可得出如图5所示的相对位移/时间图。又，可进一步得出速度/时间的关系图，如图6所示。又，可再进一步得出加速度/时间的关系图，如图7所示。最后，可得出震动频率/震动强度的关系图，如图8所示。
再如图9所示，本发明第二较佳实施例所提供的一种使用光干涉方式的震动检测系统50，主要概同于前揭实施例，不同之处在于：
该取像装置61以及该干涉物镜组51是固定于一壳体59内，而该壳体59则是固定于预定的机台(图中未示)上。
该待测物71则是置于一悬吊台72上，该悬吊台72是通过由一弹性件73弹性吊起。
通过由上述的架构，外界震动可传至该机台(图中未示)而使该壳体59连同该取像装置61以及该干涉物镜51产生震动，而相对于该待测物71产生位移，而同样可供侦测震动。
本第二实施例的其余结构及所能达成的功效均概同于前揭实施例，容不赘述。
由上可知，本发明所可达成的功效在于：可进行高精度的3D量测，进一步的得到相对于时间内的位移/速度/加速度及频率等等信息，可供评估震动所造成的相对位移。
Claims (7)
1.一种使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于包含有：
一干涉物镜组，具有一光轴；
一取像装置，位于该干涉物镜组的光轴一端，用以透过该干涉物镜组进行取像；
一光源，其所发的光是重迭于该干涉物镜组的光轴；以及
一待测物，具有一待测面位于该干涉物镜组的光轴另一端，该待测面的法向量与该光轴相夹预定角度θ。
2.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该取像装置为一线扫瞄式CCD(电荷耦合装置)。
3.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该干涉物镜组为一Mirau物镜。
4.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该取像装置与该干涉物镜组之间是具有一半反射镜，该光源是由侧边通过由一透镜将光投射至该半反射镜，而由该半反射镜将局部光线反射至该干涉物镜组。
5.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该取像装置位于该干涉物镜组上方，该待测物的待测面位于该干涉物镜组下方。
6.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该取像装置以及该干涉物镜组是设于一壳体，且上方连接一弹性件而呈弹性悬吊状态。
7.依据权利要求1所述的使用光干涉方式的震动检测系统，其特征在于：该预定角度θ介于0度与90度之间。
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|---|---|---|---|
| CNA2007101061746A CN101319933A (zh) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | 使用光干涉方式的震动检测系统 |
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Publications (1)
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|---|---|
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Family
ID=40180108
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CNA2007101061746A Pending CN101319933A (zh) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | 使用光干涉方式的震动检测系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN101319933A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8018601B2 (en) | 2008-10-08 | 2011-09-13 | Industrial Technology Research Institute | Method for determining vibration displacement and vibrating frequency and apparatus using the same |
| CN109238146A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-18 | 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 | 电磁近场扫描中确定及调整元件间相对位置的方法、装置 |
| CN112268505A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-26 | 江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司 | 一种基于全场光学相干层析技术的显微操作系统 |
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2007
- 2007-06-08 CN CNA2007101061746A patent/CN101319933A/zh active Pending
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