CN101750711A - 聚焦方法与自动聚焦装置及其侦测模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种判断聚焦的方法与自动聚焦装置及其侦测模块。此侦测模块包括椭圆曲面反射元件、光感测元件。椭圆曲面反射元件具有光束缺口、第一焦点及第二焦点。光束经由光聚焦元件聚焦后，透过光束缺口投射在待测物表面。椭圆曲面反射元件反射光束投射待测物表面后反射或散射的光线。光感测元件配置于第二焦点，用以接收椭圆曲面反射元件反射的光束，并产生侦测结果，以便调整光聚焦元件与待测物表面的距离，以便让光束聚焦的位置正确地落在待测物的表面。

Description

聚焦方法与自动聚焦装置及其侦测模块

技术领域

本发明涉及一种聚焦装置，且特别是涉及一种可侦测并调整聚焦位置的聚焦方法与聚焦装置及其侦测模块。

背景技术

近年来随着电子产业的蓬勃发展，许多消费性电子产品(例如：手机、相机、投影机)的市场走向皆趋向于精致微型化。为了因应电子产业的趋势，其消费性电子产品的关键零组件的加工成形方式则日趋重要。在另一方面，目前太阳能电池或面板的制造也伴随着许多微米制作工艺的加工，例如：微电路修补、微加工、切割、熔接、钻孔、材料改质。而旧有的机械加工方式受限于刀片大小与机构限制，逐渐不敷使用。

目前的解决方式是以精密度高、速度快的激光来进行加工，例如：激光钻孔、激光切割。而为使激光加工的精密度不因加工件表面的高低起伏的影响，使得激光在加工时的聚焦点脱离加工表面，因而导致加工时激光能量不足而加工失效，或光点面积过大而产生加工尺寸的误差，即必须搭配自动聚焦模块来达成精密加工的目的。

图1为绘示美国专利公告号US6,259,057B1号专利案的激光雕刻机的自动聚焦结构的结构图。请参照图1，传统激光雕刻机100使用机械探针101来侦测激光是否聚焦，以做为是否聚焦的判定方式，再依据其侦测结果调整激光光束，以达成自动聚焦的功能。但机械探针101必须直接接触加工物件表面才能进行侦测，此侦测方式往往会造成加工物件表面受损或污染，且受限于机械结构的限制，以致精密度无法有效提升，使得利用此侦测方式的加工装置无法符合现今微制作工艺加工的标准。

图2为绘示美国专利公告号US7,298,549B2号专利案的显微镜的结构图。请参照图2，为了提高加工的精密度，目前的加工机械则多以光学式自动聚焦的方式取代机械式聚焦，而现今常见的自动聚焦类型为共轭焦式(Confocal)光学聚焦。一般而言，共轭焦式通常需要较多的光学元件(例如：分光镜201、滤镜202、聚焦镜203及光学透镜204、205等)将光源引导至检测器210，以侦测是否聚焦。并且，此自动对焦的方式无法直接分辨离焦的方向，需透过聚焦镜203位移一行程后，方可辨别加工物件是处于前焦状态或后焦状态。此自动聚焦的方式则会有成本较高及体积较大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种判断是否聚焦于适当位置的侦测模块，以判断焦点偏离的位置及距离。

本发明提出一种具有判断是否聚焦于适当位置的侦测模块的自动聚焦装置。此聚焦装置可自动调整聚焦点至适当的位置。

本发明提出一种具有判断是否聚焦于适当位置的聚焦方法，可自动地调整聚焦点至适当的位置。

在一范例中，提出一种侦测模块，适于侦测经过一聚焦光束投射到一待测物表面的离焦状态及其焦点位置。此侦测模块包括一椭圆曲面反射元件与一光感测元件。此椭圆曲面反射元件具有一光束缺口，其中此聚焦光束通过光束缺口投射到待测物表面，产生反射光线与散射光线。而光感测元件用以感测由椭圆曲面反射元件所反射的反射光线与散射光线，并据以产生侦测结果，根据此侦测结果调整聚焦光束的焦点位置，用于让焦点位置落在该待测物的表面。

在一范例中，提出一种自动聚焦装置，包括一光聚焦元件、一光感测元件、一具有光束缺口的椭圆曲面反射元件、一数据处理元件、一致动元件与一调整单元。此光聚焦元件可将侦测光束聚焦成具一焦点的聚焦光束，且此聚焦光束可入射至一待测物，使待测物产生反射光线与散射光线。光感测元件用以感测光的信号。而椭圆曲面反射元件，置于光聚焦元件与待测物之间，用以使聚焦光束经由光束缺口入射至待测物，同时，椭圆曲面反射元件将待测物散射后的反射光与散射光，导引至光感测元件上。数据处理元件则是用以分析光感测元件接收到的信号，判定待测物是否聚焦，同时，数据处理元件也用以运算需修正离焦状态的控制信号，并将控制信号传送至致动元件。而致动元件则耦接调整单元，并依据控制信号产生驱动信号传送至调整单元。而调整单元则分别连接光聚焦元件、椭圆曲面反射元件与光感测元件，并可同时使三元件朝一方向移动。

在一范例中，提出一种聚焦判断方法，包括将侦测光束聚焦成具一焦点的聚焦光束，并投射到一待测物，使待测物产生反射光线与散射光线。通过一椭圆曲面的反射，将反射光线与散射光线导引至椭圆曲面的一焦点，并加以感测后产生一感测信号，由此感测信号判定聚焦光束的焦点是否位于聚焦光束投射到待测物的表面。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为绘示美国专利公告号US6,259,057B1号专利案的激光雕刻机的自动聚焦结构的结构图；

图2为绘示美国专利公告号US7,298,549B2号专利案的显微镜的结构图；

图3为椭圆形平面图；

图4为本发明一实施例的侦测模块的结构剖视图；

图5A为图4的激光光束聚焦于物体的放大示意图；

图5B为图4的激光光束聚焦于物体后方的放大示意图；

图5C为图4的激光光束聚焦于物体前方的放大示意图；

图6A为图4的激光光束聚焦于物体的侦测结果示意图；

图6B为图4的激光光束聚焦于物体后方的侦测结果示意图；

图6C为图4的激光光束聚焦于物体前方的侦测结果示意图；

图7A～图7C为应用图4实施例的聚焦装置不同实施例的结构示意图；

图8为本发明一实施例的聚焦方法流程图。

主要元件符号说明

30：物体

40：平台

100：传统激光雕刻机

101：机械探针

200：显微镜

201：分光镜

202：滤镜

203：聚焦镜

204、205：光学透镜

210：检测器

300：椭圆曲面反射元件

300a：光束缺口

301、302：焦点

310、311：线段

312、313：光线

400：侦测模块

401：光感测元件

402、705：光束

501、501’、501”：光点面积

502、502’、502”：聚焦位置

601、601’、601”：光型

602、602’、602”：光强度分布的峰值

700：聚焦装置

701：数据处理单元

701’：数据处理单元

701”：致动元件

701A：控制装置

702、702A：致动元件

703：调整单元

704：光源

706：光聚焦元件

S801～S803：聚焦方法的步骤

具体实施方式

本发明提出一种结构简单且可有效判断是否聚焦于适当位置的侦测单元，以此判断焦点偏离的位置及距离，以此侦测单元来架构聚焦装置，使聚焦装置可自动调整聚焦点至适当的位置。由此，此聚焦装置可判断光束聚焦点偏离的方向，以调整聚焦点的位置。

而在说明本发明实施例之前，先对本发明实施例的重要概念作解说。图3为一椭圆形平面图。请参照图3，由图形理论得知，椭圆形300具有两共轭焦点301及302，若由焦点301延伸出一线段(以线段310为例)与椭圆形300会形成一交叉点，若此交叉点与焦点302连成一线段(以线段311为例)。线段310及311会分别与椭圆形300形成角度θ₁与θ₂，且角度θ₁与θ₂会相等。以椭圆形的特性来说，椭圆形300上的任一点与两焦点301及302所连成的线段，皆会有上述特性。依据上述，若椭圆形300为一反射元件，且焦点301为光源时，光线会从焦点301发射经椭圆曲面反射元件300反射后，必定会通过椭圆曲面反射元件300的焦点302。另外，从焦点301向外发散的光线312及313，经椭圆反射罩300反射后，则会交叉于焦点302(亦即聚焦于焦点302)。以此概念延伸，则提出一种可侦测光束是否聚焦正确位置的侦测单元。

图4为本发明一实施例的侦测模块400的结构剖视图。请参照图4，侦测模块400包括椭圆曲面反射元件300及光感测元件401，其中此椭圆曲面反射元件300为部分椭圆体的反射元件，其材质例如为金属材质或玻璃材质镀上反射膜等具有反射能力的物质。而此椭圆曲面反射元件300具有一光束缺口300a。经由一聚焦元件聚焦后的光束402，透过光束缺口300a聚焦于椭圆曲面反射元件300的焦点301上。而物体30表面上的一点必须与焦点301重合，此点则为聚焦后的光束402的焦点的正确位置，但实际的使用时并无法一次就直接聚焦在预定的位置，因此，需要通过本实施例所提出的侦测模块400侦测并据以调整聚焦后的光束402的焦点位置。上述的光束402可为来自单波长或是多波长光源所发出的光束，例如从发光二极管(light-emitting diode，LED)、白炽光源(Incandescent light source)、激光或其他类型的光源所发出的光束。

光感测元件401则是位于椭圆曲面反射元件300的另一焦点302的位置，也就是位于焦点301的共轭焦点。

当聚焦后的光束402(在此以激光光束为例)透过光束缺口300a打在物体30表面上的此点(亦即焦点301)时，则激光(laser)光束402会被物体30反射及散射，而反射及散射的光束会被椭圆曲面反射元件300反射到位于焦点302的光感测元件401上。接着，光感测元件401接收反射及散射的光束并产生侦测结果，其中此侦测结果包括光强度分布及光型尺寸。

光感测元件401可以采用例如光电位置感测器(Position Sensitive Device，PSD)、电荷耦合装置(Charge-Coupled Device，CCD)、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)、光电二极管(PhotonDiode)、光电二极管阵列(photon diode array)或其他光感测元件，但不以此为限。

光感测元件401会依照激光光束402聚焦位置与焦点301相对位置的不同，而产生不同的侦测结果，依照其侦测结果可判断激光光束402聚焦位置是否正确，激光光束402聚焦位置接下来会伴随下列图示作说明。图5A为图4的激光光束402聚焦于物体30的放大示意图。图5B为图4的激光光束402聚焦于物体30后方的放大示意图。图5C为图4的激光光束402聚焦于物体30前方的放大示意图。图6A为图4的激光光束402聚焦于物体30的侦测结果示意图。图6B为图4的激光光束402聚焦于物体30后方的侦测结果示意图。图6C为图4的激光光束402聚焦于物体30前方的侦测结果示意图。其中，当激光光束402聚焦于物体30之后则称物体30位于前焦状态，当激光光束402穿透物体30之前聚焦则称物体30位于后焦状态。

请参照图5A与图6A，激光光束402照射物体30的表面时，会使物体30产生一光点面积501。当激光光束402正确聚焦于物体30的表面时，使激光光束402聚焦的位置502位于物体30的表面，此时光点面积501会为最小，而依照上述的概念，所有反射及散射的光束会被椭圆曲面反射元件300反射而射向另一个焦点302。此时，光感测元件401会侦测经由椭圆曲面反射元件300反射的结果，而据以产生其强度分布图，图6A所示。此时光型601尺寸会最小，并且光强度分布的峰值602的位置会置于图形的中央，以代表激光光束402正确聚焦于物体30的表面上。

除此之外，若激光光束402的焦点落于物体30表面的后方时，物体30的位置称为前焦状态，也就是物体30位于激光光束402焦点的前方。而在此时，光感测元件401会产生不同的侦测结果，并可据以判断物体30的位置。请参照图5B与图6B，当激光光束402聚焦的位置502’距离物体30表面越远时，光点面积501’会越来越大。此时，激光光束402反射及散射后的光束被椭圆曲面反射元件300反射后，并不一定会穿透焦点302。也就是说，反射及散射后的光束被椭圆曲面反射元件300反射后并不会再度聚焦于焦点302，致使光感测元件401产生如图6B所示的侦测结果。此时光型601’尺寸会正相关于激光光束402聚焦的位置502’与距离物体30表面的距离，并且光强度分布的峰值602’的位置会置于所示图示中的上方，以代表激光光束402的焦点落于物体30表面的后方，而使物体30位于焦点的前方。

同样地，若激光光束402的焦点落于物体30表面的前方时，物体30的位置称为后焦状态，也就是物体30位于激光光束402焦点的后方。而在此时光感测元件401产生的侦测结果又会不同，并可据以判断物体30的位置。请参照图5C与图6C，同样地，当激光光束402聚焦的位置502”距离物体30的表面越远时(此时指的是激光光束402的焦点在物体30表面的上方)，光点面积501”也会越来越大。此时，激光光束402反射及散射后的光束被椭圆曲面反射元件300反射后，也不一定会穿透焦点302。也就是说，反射及散射后的光束被椭圆曲面反射元件300反射后并不会再度聚焦于焦点302，致使光感测元件401产生如图6C所示的侦测结果。此时光型601”尺寸同样会正相关于激光光束402聚焦的位置502”与距离物体30表面的距离，并且光强度分布的峰值602”的位置会置于所示图形的下方，以代表激光光束402的焦点落于物体30表面的前方，而使物体30位于焦点的后方。

由此，侦测模块400可通过光强度分布的峰值的位置以及光型尺寸的大小，即可得知激光光束402是否正确聚焦于物体30的表面上。并且，可通过光强度分布的峰值的位置以及光型尺寸的大小，可得知激光光束402相对于物体30的表面的聚焦位置与离焦方向，以及激光光束402聚焦的位置与物体30表面的距离。

再者，可利用上述实施例，提出一种可自动聚焦的聚焦的装置。图7A为应用图4的其中一种实施例的聚焦装置700结构示意图。请参照图4及图7A，聚焦装置700包括侦测模块400、数据处理单元701、致动元件702、调整单元703、光源704及光聚焦元件706。侦测模块400的结构及运作方式如上述实施例的说明，故在此不再赘述。数据处理单元701以嵌入式控制器为例，其耦接侦测模块400中的光感测元件401，以依据侦测结果产生控制信号至致动元件702。致动元件702耦接调整单元703，以依据控制信号产生驱动信号传送至调整单元703，其中此驱动信号可以为数字信号或是模拟信号。

在此调整单元703以马达为例，其固定光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401，以依据驱动信号调整光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401在Z轴上的位置，其中调整单元703必须相应于驱动信号的形式，以能相应于驱动信号而动作。光源704用以提供一光束705，且光聚焦元件706例如为凸透镜，以对光束705进行聚焦，以形成聚焦光束402，同时，该聚焦光束402的焦点将与椭圆曲面反射元件300的焦点301重合。光感测元件401固定于椭圆曲面反射元件300的焦点302。

请参照图7A，在此假设光源704所发射出的光线为激光光束705。上述的激光光束705并非用以限制本发明，也可采用来自单波长或是多波长光源所发出的光束，例如从发光二极管(LED)、白炽光源(Incandescent light source)或其他类型的光源所发出的光束。此激光光束705经光聚焦元件706聚焦后形成激光光束402。激光光束402会对物体30进行照射，此照射可以为激光加工的行为，亦即利用聚焦后的激光光束402对物体30的表面进行加工，其中物体30为放置于平台40上，以使物体30于加工过程保持稳定。在加工的过程中，物体30会沿着X轴或Y轴(未绘示)作水平移动，但物体30表面欲加工的一点须置于焦点301，以能做正确的加工处理。当激光光束402正确聚焦于物体30的表面时(即焦点301位于物体30的表面时)，其反射及散射后的光线会再次聚焦于焦点302，则侦测结果如图6A所示，此激光光束402就可对物体30的表面作正确的加工处理。

若当激光光束402聚焦于物体30的表面下方时(即物体30位于前焦状态时)，其反射及散射后的光线无法聚焦于焦点302，代表激光光束402无法于物体30的表面作正确的加工处理。此时侦测结果如图6B所示，其光强度分布的峰值602’的位置会置于所示图示中的上方，代表激光光束402聚焦的位置须向上移动。而数据处理单元701会依据此时的侦测结果产生控制信号至致动元件702。接着致动元件702依据控制信号产生驱动信号至调整单元703，使调整单元703进行光聚焦元件706位置的调整。此时，调整单元703会同时使光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401沿着Z轴往上移动，以使激光光束402聚焦的位置向上移动至物体30的表面。其中光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401的位移量为正相关于光型601’尺寸的大小，亦即光型601’尺寸越大，光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401的位移量越大。

若当激光光束402聚焦于物体30的表面上方时(即物体30位于后焦状态时)，其反射及散射后的光线也无法聚焦于焦点302，也代表激光光束402无法于物体30的表面作正确的加工处理。此时侦测结果如图6C所示，其光强度分布的峰值602”的位置会置于所示图示中的下方，代表激光光束402聚焦的位置须向下移动。而数据处理单元701同样会依据此时的侦测结果产生控制信号至致动元件702。接着致动元件702依据控制信号产生驱动信号至调整单元703，使调整单元703进行光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401位置的调整。此时，调整单元703会使光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401沿着Z轴往下移动，以使激光光束402聚焦的位置向下移动至物体30的表面。其中光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401的位移量也为正相关于光型601”尺寸的大小。

而在其他一些实施例中，数据处理单元701及致动元件702可整合在一起，同样可处理侦测结果并依据侦测结果驱动调整单元703，调整光束402聚焦的位置。

请参照图7B，为另一个应用图4实施例的聚焦装置700结构示意图。此聚焦装置700与图7A差异之处在于将致动元件702整合到调整单元703内。数据处理单元701依据侦测结果产生控制信号，并传到调整单元703内的致动元件702A。接着致动元件702A依据控制信号控制调整单元703进行光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401位置的调整。

请参照图7C，为又一个应用图4实施例的聚焦装置700结构示意图。此聚焦装置700与图7A差异之处在于将数据处理单元与致动元件整合为同一装置，也就是此控制装置701A包括数据处理单元701’与致动元件701”。数据处理单元701’依据侦测结果产生控制信号给致动元件701”。接着致动元件701”依据控制信号产生驱动信号至调整单元703，使调整单元703进行光聚焦元件706、椭圆曲面反射元件300及光感测元件401位置的调整。

以另一观点来看，上述实施例可整理出一种聚焦方式，应用在聚焦装置700。图8为本发明一实施例的聚焦方法流程图。请参照图8，首先如步骤S801所示，提供椭圆曲面反射元件。接着步骤S802会透过椭圆曲面反射元件侦测光束聚焦的位置，以产生侦测结果，其中侦测结果会由光感测元件所提供，且其包括光强度分布的峰值及光型尺寸，由此判断光聚焦元件与待测物之间的离焦状况。最后，步骤S803中，调整单元会依据驱动信号调整光聚焦元件的位置，用于调整激光光束聚焦的位置。

进一步来说，在步骤S803中，若侦测结果表示光束聚焦的位置于物体的表面时，则不调整光束聚焦的位置。此外，若侦测结果表示光束聚焦的位置位于物体的表面后方时，则调整光束聚焦的位置朝光源移动，使光束聚焦的位置调整到物体的表面。或者，若侦测结果表示光束聚焦的位置位于物体的表面前方时，则调整光束聚焦的位置远离光源，以使光束聚焦物体的表面上。

综合上述，本发明实施例透过椭圆曲面反射元件反射光束碰触待测物表面所反射或散射的光束，并利用光感测元件接收反射或散射的光束以产生侦测结果，接着依据侦测结果判断光束是否正确聚焦于待测物表面的一点。由此，可透过简单的结构达到侦测光束聚焦的位置，并可达到缩减侦测模块的体积以及降低成本的功效。

虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (24)

1.一种侦测模块，适于侦测经过一聚焦光束投射到一待测物表面的焦点位置，该侦测模块包括：

椭圆曲面反射元件，具有一光束缺口，其中该聚焦光束通过该光束缺口投射到该待测物表面，产生反射光线与散射光线；以及

光感测元件，用以感测由该椭圆曲面反射元件所反射的该反射光线与该散射光线，并据以产生一侦测结果，根据该侦测结果调整该聚焦光束的焦点位置，用于让该焦点位置落在该待测物的表面。

2.如权利要求1所述的侦测模块，其中该椭圆曲面反射元件具有一第一焦点，而该第一焦点与该聚焦光束的焦点重合。

3.如权利要求2所述的侦测模块，其中该椭圆曲面反射元件具有一第二焦点，其中该第一焦点与该第二焦点为该椭圆曲面反射元件的椭圆曲面的两共轭焦点，而该光感测元件则位于该第二焦点进行感测。

4.如权利要求1所述的侦测模块，其中该光感测元件测得该反射光线与该散射光线的光信号与光纹图案，并通过该光信号与该光纹图案比较取得该聚焦光束的焦点与该聚焦光束投射到该待测物的表面的一距离，该距离等于或大于零。

5.如权利要求4所述的侦测模块，其中当该距离大于零时，通过调整该聚焦光束的焦点位置，而使该聚焦光束的焦点落在该聚焦光束投射到该待测物的表面。

6.如权利要求1所述的侦测模块，其中该光感测元件为光电位置感测器(PSD)、电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)装置、光电二极管(Photon Diode)或光电二极管阵列(Photon Diode Array)其中之一。

7.一种自动聚焦装置，包括：

光聚焦元件，可将一侦测光束聚焦成具一焦点的一聚焦光束，且该聚焦光束可入射至一待测物，使该待测物产生反射光线与散射光线；

光感测元件，用以感测光的信号；

具有一光束缺口的椭圆曲面反射元件，置于该光聚焦元件与该待测物之间，用以使该聚焦光束经由该光束缺口入射至该待测物；同时，该椭圆曲面反射元件，可将该待测物散射后的反射光与散射光，导引至该光感测元件上；

调整单元，分别连接该光聚焦元件、该椭圆曲面反射元件，与该光感测元件，并可同时使三元件朝一方向移动；

致动元件，耦接该调整单元，并依据控制信号产生驱动信号传送至该调整单元；以及

数据处理元件，耦接于该光感测元件以及该致动元件，用以分析该光感测元件接收到的信号，判定该待测物是否离焦，同时，该数据处理元件也用以运算需修正离焦状态的一控制信号，并将该控制信号传送至该致动元件。

8.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该椭圆曲面反射元件具有一第一焦点与一第二焦点；同时，该椭圆曲面反射元件的该第一焦点与该聚焦光束的该焦点重合。

9.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该光感测元件位于该椭圆曲面反射元件的第二焦点处。

10.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该调整单元包含一马达，连结该光聚焦元件、该椭圆曲面反射元件，与该光感测元件，并可同时使三元件朝一方向移动。

11.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该调整单元包含一组马达，分别连结该光聚焦元件、该椭圆曲面反射元件，与该光感测元件，并可同时使三元件朝一方向移动。

12.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该光感测元件为光电位置感测器(PSD)、电荷耦合装置(CCD)、互补金属氧化物半导体(CMOS)装置、光电二极管(Photon Diode)或光电二极管阵列(Photon Diode Array)其中之一。

13.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该椭圆曲面反射元件的内曲面可增加一高反射层，以提高该椭圆曲面反射元件的反射率。

14.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该自动聚焦装置还包含一气体控制元件，用以去除粉尘微粒。

15.如权利要求14所述的自动聚焦装置，其中该气体控制元件还包含一吹气装置与一抽气装置，用以去除该粉尘微粒。

16.如权利要求7所述的自动聚焦装置，其中该控制信号可以为数字信号或是模拟信号。

17.一种聚焦判断方法，包括：

将一侦测光束聚焦成具一焦点的一聚焦光束，并投射到一待测物，使该待测物产生反射光线与散射光线；以及

通过一椭圆曲面的反射，将该反射光线与该散射光线，导引至该椭圆曲面的一焦点，并加以感测后产生一感测信号，藉该感测信号判定该聚焦光束的该焦点是否位于该聚焦光束投射到该待测物的表面。

18.如权利要求17所述的聚焦判定方法，其中该椭圆曲面具有两焦点，且该聚焦光束的该焦点与该椭圆曲面的第一焦点重合。

19.如权利要求18所述的聚焦判定方法，其中该聚焦光束的该焦点与该聚焦光束投射到该待测物的表面重合时，为聚焦状态。

20.如权利要求18所述的聚焦判定方法，其中该聚焦光束的该焦点落在该聚焦光束投射到该待测物的表面的上方靠近该聚焦光束入射的方向时，为后焦状态。

21.如权利要求18所述的聚焦判定方法，其中该聚焦光束的焦点落在该聚焦光束投射到该待测物的表面下方远离该聚焦光束入射的方向时，为前焦状态。

22.如权利要求17所述的聚焦判定方法，其中该感测信号为测得该反射光线与该散射光线的光信号与光纹图案，并通过该光信号与光纹图案比较取得该聚焦光束的该焦点与该聚焦光束投射到该待测物的表面的一距离，该距离等于或大于零。

23.如权利要求22所述的聚焦判定方法，其中该光信号包括该反射光线与该散射光线的光强度分布，而根据该光强度的峰值与该光纹图案比较即可判断该聚焦光束的该焦点是否落在该聚焦光束投射到该待测物的表面。

24.如权利要求22所述的聚焦判定方法，其中当该距离大于零时，通过调整该聚焦光束的该焦点位置，而使该聚焦光束的该焦点落在该聚焦光束投射到该待测物的表面。

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