TW201502472A - 採用表面顏色之表面形貌干涉儀 - Google Patents

採用表面顏色之表面形貌干涉儀 Download PDF

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Abstract

用於產生一測試表面之形狀及顏色紋理之3D圖像之系統及方法是被描述。在一方面，表面形貌干涉儀係被裝配有一多重元件偵測器及一照明系統以產生被測量物體表面之一真實色彩影像。顏色資訊能夠被呈現為一真實色彩二維影像或與形貌資訊結合去形成該物體之形狀及顏色紋理之一三維圖像，有效地對於一人類觀看者產生看著真實部分之印象。

Description

採用表面顏色之表面形貌干涉儀
本申請案係主張臨時申請第61/763911號之益處，題為”採用表面顏色之表面形貌干涉儀”，申請於2013年2月12日。此優先權申請案的全部內容係藉由引用被包含於此。
本說明書係描述被使用去產生具有覆蓋顏色紋理資訊之被測量表面之3D形貌圖。
干涉光學技術是被廣泛地使用去測量光學厚度、表面形狀(或地形)及精密光學元件之其他幾何與折射率特性，例如，精密光學元件係為被使用於顯影光罩之玻璃基板、光學鏡頭、磁頭滑塊之空氣軸承表面等。
舉例來說，一個人能夠使用一干涉儀去結合從一測試表面被反射之一測試光束於從一參考表面被反射之一參考光束，以形成一光學干涉圖案(亦被稱為是一邊緣圖案)。在光學干涉圖案之強度輪廓中之空間變化(例如，暗與亮之邊緣)係對應於在測試及參考光束之結合波前間之相差異，例如是由相對於參考表面之在測試表面之輪廓中變化所造成。
此說明書敘述具有一多重元件偵測器(例如，一單色CMOS或CCD攝影機)以及一照明系統之表面形貌干涉儀之實施例，以產生被測量物體表面之一真實色彩影像。在此說明書之中，措辭”真實色彩”是被使用對於一物體之自然顏色透過一影像之解釋。顏色資訊可以被呈現為真實色彩二維影像或與形貌資訊結合去形成該物體之形狀及顏色紋理之一三維(3D)圖像，有效地對於一人類觀看者產生看著真實部分之印象。
一般來說，被敘述於此說明書中之標的之一創新觀點能夠被具體化於一干涉儀系統之中，其包括一照明模組，係產生複數個不同光譜光分佈；一多重元件偵測器；一成像模組，係用以在該多重元件偵測器之上，利用測試光成像一測試物體之一表面，以及在該多重元件偵測器之上，結合該測試光與參考光以形成一干涉圖案，該測試光及該參考光係衍生於該照明模組；以及一電子控制模組，通信地連接於至少該照明模組及該多重元件偵測器。在運作過程之中，該電子控制模組係造成該照明模組去以該複數個不同光譜光分佈依序地照射該測試物體之該表面，而該多重元件偵測器係對應地記錄該測試物體之該表面之複數個干涉圖案及影像。更在運作過程之中，該電子控制模組係決定資訊關於(i)該測試物體之該表面之一形狀，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之一個或多個被記錄之該等干涉圖案，以及(ii)該測試物體之該表面之一顏色，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之兩個或多個被記錄之該等影像。額外在運作過程之中，該電子控制模組係從被決定之資訊產生該形狀之一圖像以及該測試物體 之該表面之該顏色。
這些及其他實施例每一個可以選擇性地包括下列特徵之零個、一個或多個。在一些實施之中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為該第一光譜光分佈及一第二光譜光分佈。在一些實施之中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為一第二光譜光分佈及一第三光譜光分佈。
在一些實施之中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個不同光譜光分佈之該一個或多個係為一寬頻光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個不同光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為來自於在紅光、綠光或藍光分佈中之兩個或多個。舉例來說，該照明模組能夠包括發出該寬頻光分佈之一白光源，以及一紅光濾光器、一綠光濾光器或一藍光濾光器之兩個或多個。在此案例之中，該紅光濾光器、該綠光濾光器及該藍光濾光器係濾除由該白光源所提供之該寬頻光分佈，以分別地獲得紅光、綠光及藍光分佈。做為另一範例，該照明模組能夠包括發出該寬頻光分佈之一白光源，以及一紅光源、一綠光源或一藍光源之兩個或多個，其中，該紅光源、該綠光源及該藍光源係分別發出紅光、綠光及藍光分佈。
在一些實施之中，該電子控制模組係切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該照明模組於被使用去形成該等干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個與被使用對於記錄該等影像之該複數個光譜光分佈之兩個或多個之間。在一些實施之中，該電子控制模組係維持該複數個光譜光分佈之該一個或多個，當該等干涉圖案係被該多重元件偵測器記錄時，以及切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該複數個光譜光分佈之兩個或多個，當被使用於顏色資訊之該等影像係被該多重元件偵測器記錄時。
在一些實施之中，該干涉儀系統更包括一座台，係被定位去變化在該測試光與該參考光間之一光學路徑長度差異，以及一致動器，係通信地連接於該電子控制模組以及係變換該座台至對應於在該測試光與該參考光間之複數個光學路徑長度差異之複數個位置處。每一個該等光學路徑長度差異係形成來自於在該等干涉圖案中之一關聯之干涉圖案。在此案例之中，該座台係被配置去相對於該成像模組定位該測試物體之該表面。此外，該電子控制模組係定位該測試物體之該表面於該成像模組之焦距之一深度之內，根據關於該測試物體之該表面之該形狀之被決定之資訊，以使得該等影像係被該多重元件偵測器所清晰地記錄。
在一些實施之中，該干涉儀系統能夠包括一波長可調光(例如，一雷射二極體)，係發出兩個或多個波長之測試光；以及一第二光源(例如，一彩色發光二極體)，係發出具有一光譜光分佈之照明光，其中，該光譜光分佈係不同於該測試 光之該兩個或多個波長。在此案例之中，被使用對於被記錄之該等影像之該複數個光譜光分佈之個別的兩個或多個係為由該波長可調光源所發出之該光之該兩個或多個波長之一，以及該照明光之該光譜光分佈係被該第二光源發出。更在此案例之中，該成像模組係定義一非零光學路徑長度差異於該測試光與該參考光之間。此外，該電子控制模組係變換於該測試光之該兩個或多個波長之間，對應於兩個或多個相差異於該測試光與該參考光之間。每一個該等相差異係從在該等干涉圖案之中形成一關聯之干涉圖案。
在一些實施之中，關於該測試物體之該表面之該顏色之資訊係被該電子控制模組決定做為一真實色彩影像，如此一來，該真實色彩影像之每一個畫素係包括以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之對應畫素之一平均數。舉例來說，在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像中之干涉圖案之邊緣係被該電子控制模組所移除，在關聯於該真實色彩影像之該平均數之產生之前。做為另一範例，該成像模組包括一干涉儀模組，係在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之獲得過程中被旁通，如此一來，該等影像係不具有干涉圖案。
在一些實施之中，該照明模組及該成像模組包括個別之光束光圈，該個別之光束光圈具有複數個配合孔隙，係被配置去允許只有非光譜反射光到達該多重元件偵測器。此 外，該電子控制模組係使該等光束光圈脫離，當該多重元件偵測器記錄該等干涉圖案時，以及係使該等光束光圈接合，當該多重元件偵測器獲得以該複數個光譜光分佈之兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像時。在一些實施之中，該照明模組係被配置去提供被使用對於該等被記錄影像之該複數個光譜光分佈之個別的兩個或多個，以相對於該測試物體之該表面之複數個入射角度，如此一來，只有非光譜反射光進入該成像模組。
在一些實施之中，該干涉儀系統更包括一顯示裝置。在此案例之中，該電子控制模組，在記錄該測試物體之該表面之該等干涉圖案之前，係造成該照明模組去以該複數個光譜光分佈之兩個或多個依序地照射該測試物體之該表面，而該多重元件偵測器係對應地記錄該測試物體之該表面之複數個影像。更在此案例之中，該電子控制模組係決定關於該測試物體之該表面之該顏色之資訊，至少部分地，從被記錄對於該複數個光譜光分佈之兩個或多個之該等影像，以及係提交，即時地於該顯示裝置之上根據關於該測試物體之該表面之該顏色之該被決定之資訊，該測試物體之該表面之複數個真實色彩影像之一順序。回應於該等真實色彩影像之該順序之該提交，該電子控制模組係接收一測量地點之一規格，位於該等真實色彩影像之該順序之內，該形狀之代表以及該測試物體之該表面之該顏色是要被產生於該規格處。
被敘述於此說明書中之標的之另一創新觀點能夠被具體化於一種干涉測量方法之中，其包括藉由位於一多重元 件偵測器上之複數個成像光學儀器，利用測試光成像一測試物體之一表面；以及藉由位於該多重元件偵測器上之該等成像光學儀器，結合該測試光與參考光以形成一干涉圖案。該測試光及該參考光係衍生於發出複數個不同光譜光分佈之一光源。該干涉測量方法更包括以該複數個不同光譜光分佈依序地照射該測試物體之該表面，而藉由該多重元件偵測器對應地記錄該測試物體之該表面之複數個干涉圖案及影像。此外，該干涉測量方法包括藉由一控制模組，決定資訊關於(i)該測試物體之該表面之一形狀，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之一個或多個被記錄之該等干涉圖案，以及(ii)該測試物體之該表面之一顏色，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之兩個或多個被記錄之該等影像。此外，該干涉測量方法包括藉由該控制模組，從被決定之資訊產生該形狀之一代表以及該測試物體之該表面之該顏色。
這些及其他實施例每一個可以選擇性地包括下列特徵之零個、一個或多個。在一些實施之中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為該第一光譜光分佈及一第二光譜光分佈。
在一些實施之中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個能夠是一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為一第二光譜光分佈及一 第三光譜光分佈。舉例來說，該干涉測量方法能夠包括切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該光源於被使用去形成該等干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個與被使用對於記錄該等影像之該複數個光譜光分佈之兩個或多個之間。做為另一範例，該干涉測量方法能夠包括維持該複數個光譜光分佈之該一個或多個，當該等干涉圖案係被該多重元件偵測器記錄時；以及切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該複數個光譜光分佈之兩個或多個，當被使用對於顏色資訊之該等影像係被該多重元件偵測器記錄時。再者，該干涉測量方法能夠包括藉由定位一座台，變化在該測試光與該參考光間之一光學路徑長度差異；以及藉由一致動器，變換該座台至對應於在該測試光與該參考光間之複數個光學路徑長度差異之複數個位置處，每一個該等光學路徑長度差異係形成一關聯之干涉圖案。此外，該干涉測量方法能夠包括藉由配置該座台，相對於該等成像光學儀器定位該測試物體之該表面。此外，該干涉測量方法能夠包括藉由該控制模組，定位該測試物體之該表面於該等成像光學儀器之焦距之一深度之內，根據關於該測試物體之該表面之該形狀之被決定之資訊，以使得該等影像係被該多重元件偵測器所清晰地記錄。
在一些實施之中，決定關於該測試物體之該表面之該顏色之資訊能夠包括產生一真實色彩影像，如此一來，該真實色彩影像之每一個畫素係包括以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之對應畫素之一平均數。舉例來說，該干涉測量方法能夠包括 移除在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像中之干涉圖案之邊緣，在產生關聯於該真實色彩影像之該平均數之前。做為另一範例，該干涉測量方法能夠包括在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之獲得過程中旁通該等成像光學儀器之參考柱，如此一來，該等影像係不具有干涉圖案。
在一些實施之中，該干涉測量方法能夠包括藉由該控制模組，接合分別被設置於該光源及該等成像光學儀器中之複數個配合光束光圈以允許只有非光譜反射光到達該多重元件偵測器，當該多重元件偵測器獲得以該複數個光譜光分佈之兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像時；以及藉由該控制模組，脫離該等配合光束光圈，當該多重元件偵測器記錄該等干涉圖案時。
在一些實施之中，該干涉測量方法能夠包括藉由該光源，提供該複數個光譜光分佈之兩個或多個，被使用去分別形成該等影像，以相對於該測試物體之該表面之複數個入射角度，如此一來，只有非光譜反射光進入該等成像光學儀器。
實施例能夠被實施以實現下列優點之一個或多個。干涉儀系統能夠被使用去提供關於物體之度量衡的或定量的資訊，包括形式、粗糙度、紋理、材料特性等。此外，所揭露之技術係提供關於樣品表面之顏色資訊。顏色資訊是有用的對於一些應用，例如，在區別材料之樣品表面上之地點之鑑定、薄膜結構(例如，在半導體裝置及/或LCD顯示器內之薄膜 之結構)、在加工金屬零件、墨水及/或標記上之腐蝕、染色、陽極氧化處理或退火區域。地點資訊能夠被使用對於二維度量衡(例如，登記、臨界尺寸)、零件校直於分析器及/或瑕疵偵測與特性描述。顏色資訊可以被使用去產生一樣品表面之栩栩如生的或真實色彩的電腦圖像，對於品質目視檢查、手工分類或分級。
此外，所揭露之技術能夠被使用去捕捉關於一樣品表面之真實色彩資訊，而不需限制分析器之度量衡能力。舉例來說，敘述於此說明書中之干涉儀系統之側面及垂直解析度是類似於使用相同干涉儀構造之一傳統分析器(放大、數值孔隙及空間抽樣)，當執行表面度量衡時。此外，在實施例之中，度量衡資料之獲得不是由顏色資料取得之需求所加於負擔。舉例來說，干涉儀系統可以使用各種孔隙或場光圈、光譜濾光器等，其是最佳的對於收集3D形貌。
干涉儀系統一般係使用一多功能光源，其係提供對於度量衡之一光譜以及對於收集顏色資訊之一或多個光譜，而不需一傳統多重元件偵測器之改變。此乃是所揭露技術之關鍵優點，由於多重元件偵測器(例如，線性度、全井深度、感測元件尺寸、量子效率、讀出干擾等)是一重要之元件於度量衡鏈之中。必須妥協偵測器性能以容納額外之色彩成像可能會使儀器之性能下降。舉例來說，使用一色彩感光相機取代一單色相機可能會導致側向解析度之喪失(例如，具有彩色濾光器矩陣之單一偵測器)或於系統成本中之劇烈增加(例如，如同在多重CCD成像器中之複數個偵測器)以及在商業可得裝置中 之降低。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
1、2、3、4‧‧‧光源
100‧‧‧干涉儀系統
105‧‧‧測試物體
110‧‧‧照明模組
115‧‧‧場光圈
120‧‧‧光源模組、光源
122‧‧‧第一光源次模組、單一光源次模組、照明模組
124、128‧‧‧照明光
124’‧‧‧測試光、擴散散射光
124”‧‧‧參考光
125、127‧‧‧孔隙
126‧‧‧第二光源次模組
130‧‧‧成像模組
140‧‧‧干涉目標
145‧‧‧光繼電器
150‧‧‧影像獲得模組
155‧‧‧多重元件2D偵測器、多重元件偵測器
160‧‧‧電子控制模組
170‧‧‧干涉圖案
172‧‧‧干涉圖案、度量衡資料
175‧‧‧表面形貌
177‧‧‧最佳掃瞄範圍
180‧‧‧顏色資訊
181‧‧‧顏色資料、色彩影像
183‧‧‧中間色彩影像
185‧‧‧顏色紋理、表面顏色紋理
187‧‧‧中間R、G、B影像
190‧‧‧結合器
195‧‧‧顏色紋理、真實色彩3D圖
210-1‧‧‧第一發光二極體、雷射二極體
210-2、210-3、210-4‧‧‧發光二極體
210-j‧‧‧光源、光源元件、發光二極體、寬頻二極體
212-j‧‧‧光譜濾光器、濾光器
214-j‧‧‧快速切換光閥、光閥
222‧‧‧光源模組、照明模組
230-i‧‧‧分光元件、分光立方體
400‧‧‧多重元件偵測器計時
410-1‧‧‧第一時間間隔
410-2‧‧‧時間間隔
430-1‧‧‧時間間隔
430-2‧‧‧時間間隔
510‧‧‧第一時間間隔
530‧‧‧第二時間間隔、時間間隔
680‧‧‧顏色資料
682‧‧‧顏色資料結合器
686‧‧‧邊緣移除器
710‧‧‧面板
720‧‧‧面板
730‧‧‧面板
802‧‧‧測試物體表面
803‧‧‧外套
805、805’‧‧‧顏料
824‧‧‧入射光
827‧‧‧部分、光譜反射光、光譜光
829‧‧‧部分、光、散射光
927‧‧‧影像
929‧‧‧影像
1000‧‧‧干涉儀系統
1005‧‧‧測試物體表面
1010‧‧‧照明模組
1015‧‧‧場光圈、瞳孔面板
1022‧‧‧光源、光源模組
1024‧‧‧照明光
1025‧‧‧輸入孔隙
1027‧‧‧反射光、光
1029‧‧‧擴散反射光、光
1030‧‧‧成像模組
1035‧‧‧分光器
1040‧‧‧干涉物鏡
1047‧‧‧輸出孔隙
1055‧‧‧多重元件偵測器
1100‧‧‧干涉儀系統
1105‧‧‧測試物體表面
1110‧‧‧照明模組
1115‧‧‧入口瞳孔、場光圈、瞳孔
1120‧‧‧光源模組
1122‧‧‧第一光源次模組
1124‧‧‧照明光
1126‧‧‧額外光源次模組
1128‧‧‧照明光
1129‧‧‧擴散反射光、非光譜部分
1130‧‧‧成像模組
1135‧‧‧分光器
1140‧‧‧干涉物鏡
1155‧‧‧多重元件偵測器
本專利或申請文件包含以色彩執行之至少一個圖式。具有彩色圖式之本專利或專利申請的公開本將按辦公室的要求和支付必要的費用來提供。
第1圖係顯示被使用去決定一測試物體之表面形貌及顏色紋理之一干涉儀系統之一範例之示意圖。
第2圖係顯示由第1圖之干涉儀系統所使用之一光源之一範例之示意圖。
第3圖係顯示被使用去獲得對於一測試表面之輪廓與顏色資訊之一製程之一範例。第3圖係以色彩所呈現。
第4圖係顯示獲得由第3圖之製程所使用之度量衡資料與顏色資料之一技術之樣貌。第4圖係以色彩所呈現。
第5圖係顯示獲得由第3圖之製程所使用之度量衡資料與顏色資料之另一技術之樣貌。第5圖係以色彩所呈現。
第6A-6B圖係顯示在來自於第3圖之製程之一階段過程之中之經歷顏色資料之變換之範例。第6A-6B圖係以色彩所呈現。
第7圖係顯示來自於一物體之一表面之光反射之各種形式之示意圖。
第8圖係顯示來自於包含不同顏料之一物體之一表面之光反射之示意圖。第8圖係以色彩所呈現。
第9圖係顯示使用鏡面反射光及擴散反射光之兩個被記錄 影像。第9圖係以色彩所呈現。
第10圖係顯示來自於第1圖之干涉儀系統之元件，其中，第1圖係被使用去獲得顏色資訊對於來自於擴散反射光之一測試表面。第10圖係以色彩所呈現。
第11圖係顯示來自於第1圖之干涉儀系統之其他元件，其中，第1圖係被使用去獲得顏色資訊對於來自於擴散反射光之一測試表面。第11圖係以色彩所呈現。
在各種圖式中之相同的標號及命名係表示相同的元件。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
第1圖係顯示被使用去產生一測試物體105之一表面之形狀及顏色紋理195之一3D圖像之一干涉儀系統100之一範例之示意圖。在一些實施之中，干涉儀系統100是一低連貫性干涉表面分析器。干涉儀系統100包括有一照明模組110、一成像模組130、一影像獲得模組150以及一電子控制模組160。測試物體105是被放置於一底座之上。
照明模組110包括有一光源模組120，並且是用以照射測試物體105之一表面。光源模組120係產生超過一光譜分佈之光於一完整測量之過程之中。在一些實施之中，光源模組 120包括有一第一光源次模組122，其係被配置去提供用於獲得表面形貌資料之照明光124。光源模組120包括有一第二光源次模組126，其係被配置去提供用於獲得表面顏色資料之照明光128。在此情況之中，照明光128能夠被調節於複數個不同光譜光分佈之間，如以下被敘述於第11圖之中。在其他實施之中，光源模組120包括有一單一光源次模組122，其係被配置去提供用於獲得表面形貌資料以及表面顏色資料之照明光124。在此情況之中，照明光124能夠包括有複數個不同光譜光分佈，如以下被敘述於第2圖及第10圖之中。在兩個實施之中，由光源模組120所產生之複數個不同光譜光分佈是被調制，根據如以下被敘述於第4圖及第5圖中之各種順序。
照明光124能夠透過照明模組110之照明光學儀器被傳遞至測試物體105之表面。照明光學儀器包括有可調整之孔隙(例如，孔隙125、127)、一場光圈115及一干涉目標140。干涉目標140係將照明光124分成測試光124’與參考光124”。測試光124’是被測試物體之表面所反射及散射，並且其然後是被成像模組130所收集。參考光124”是從測試物體105被轉向開以及在被成像模組130所收集之前從干涉目標140之一參考表面反射掉。干涉目標140係結合測試光124’與參考光124”，以及然後成像模組130之一光繼電器145係形成測試物體之表面之一最終影像於影像獲得模組150之一多重元件2D偵測器155之上。
以此種方式，成像模組130是被建構以使得測試光124’與參考光124”干涉於多重元件偵測器155處以及形成關聯 於測試物體之表面之干涉圖案，至少對於在一測量過程中被執行之資料收集製成之一些部分。在此情況之中，測試光124’與參考光124”是從複數個不同光譜光分佈之一個被衍生。一般來說，干涉分析係取決於如此干涉現象之存在，以設法得到度量衡資訊(例如，形貌或表面形狀資訊)。因為干涉圖案之形狀、對比及程度係取決一大程度於干涉儀系統100之光源模組122之一光譜分佈，故光源模組122包括有一一光源已被最佳化去提供垂直及側向解析度、測量生產率等之最好妥協。如此之最佳化係經常地導致非最佳化之光譜分佈，倘若一傳統表面分析器亦是被採用於收集關於測試物體之表面之顏色資訊。因此，成像模組130是被建構去形成於多重元件偵測器155之上，除了上述之干涉圖案、以複數個光譜光分佈之兩個或多個分別被照射之測試物體之表面之多個影像之外。這些影像係代表關聯於測試物體之表面之顏色資料。以此種方式，形貌資訊是以一光源光譜及訊號採樣形態所獲得，其係為最佳的對於表面高度度量衡，而顏色資訊是以最佳化對於顏色提交之光源光譜所獲得。
電子控制模組160係通信地連接於照明模組110、成像模組130及影像獲得模組150。電子控制模組160能夠被實施於硬體、韌體或軟體之中，或其一結合。以此種方式，電子控制模組160係造成光源模組120去以複數個不同光譜光分佈依序地照射測試物體105之表面，而多重元件偵測器155係對應地記錄干涉圖案及顏色資訊。用於記錄干涉圖案之各種技術，當測試物體之表面是被光譜光分佈之一個照射時，能夠被使 用，如同習知技術中已知的。
在第1圖所示之範例之中，電子控制模組160包括有干涉圖案之一處理器170以及顏色資訊之一處理器180。在其他實施當中，一干涉圖案處理器170以及顏色資訊之處理器180能夠藉由一單一、結合之處理器被執行。干涉圖案之處理器170係決定關於測試物體175之表面之形狀之資訊，至少部分地，從使用複數個不同光譜光分佈之一個被記錄之干涉圖案。顏色資訊之處理器180係決定測試物體185之表面之顏色紋理，至少部分地，從分別以複數個不同光譜光分佈之兩個或多個被照射之物體之表面之被記錄影像。使用顏色資訊之處理器180去從對於測試表面所獲得之顏色資料產生測試物體105之顏色紋理185之方面是被如下敘述於第6A-6B圖之中。電子控制模組160進一步包括有一結合器190，結合器190係結合表面形貌175與關聯於測試物體105之表面之顏色紋理185至測試物體105之表面之形狀與顏色紋理195之一3D圖像之中。根據表面形狀資料及表面顏色資料產生測試物體105之表面之形狀與顏色紋理195之3D圖像之一製程是被敘述如下於第3圖之中。
對於執行表面度量衡之一傳統干涉儀系統而言，在一些情況中是可能的去分析由一測試物體表面反射或散射回之寬頻光之光譜分佈，以及藉由使用傅立葉轉換光譜學之原理衍生其視覺色彩外觀。然而，如此之一方法是最適合於成像模組之低數值孔隙。的確，對於中或高數值孔隙之光學儀器而言，被測量之光譜元件能夠似乎是顏色變換的，由於干涉訊號頻率之取決於光之波長上，但亦為光束於測試體積中之傳播方 向。以此種方式，以傳統干涉儀系統被量測之一平順球形表面將似乎是愈來愈紅色的，當看著做為距離對球體頂點之一函數之被測量之光譜分佈時。根據本發明之揭露技術被運作之顏色資訊之處理器180不會受苦於如此之照明以及能夠傳遞測試物體105之表面之精確的顏色資訊，無論成像模組130之數值孔隙，由於照明之光譜內容是被已知的對於多重元件偵測器155之每一個幅。
在一些實施之中，干涉儀系統100係使用一第一資料獲得順序去擷取形貌資訊，由顏色資料之插入或依序獲得所依循。
舉例來說，顏色資訊是藉由依序記錄測試物體之表面之影像所獲得，而照明系統係透過一組光譜帶切換例如一藍色頻帶(具有波長短於480nm)、一綠色頻帶(具有波長於530nm附近)以及一紅色頻帶(具有波長長於600nm)。更為精確之顏色表現是可能的，使用超過三個光譜頻帶，而兩個頻帶之一最小值是根據所揭露之技術被使用。一減去之方法亦是可能的，其中，干涉儀系統100以一寬頻白光光譜及較窄的綠光與紅光光譜收集顏色資料。舉例來說，形貌及顏色資訊是同時地經由在以多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段之不同光譜頻帶間之光源模組120之轉換所獲得。在此情況之中，一完整之資料獲得能夠在於記錄一順序之連續照明圖案，其中，在一圖案之內，一第一相機幅是以用於收集形貌資料之光譜頻帶所記錄，被以紅光照射之一幅所依循，被以綠光，分別地藍光照射之幅所依循。此順序是被重複，當干涉儀系統100收集 所有形狀及顏色資料時，例如藉由執行測試物體105之一測量體積之一掃描。獲得表面形狀資料及表面顏色資料之此技術之更多細節是被如下敘述於第4圖之中。
做為另一範例，干涉儀系統100係藉由掃描測量體積收集表面形貌資訊。舉例來說，測試物體105之表面能夠相對於在一座台上之成像模組被定位。干涉儀系統之一致動器(未顯示)係變換座台至對應於在測試與參考影像間之多個光學路徑長度差異之位置，每一個光學路徑長度差異係從在多個干涉圖案之中形成一關聯之干涉圖案。這些干涉圖案亦能夠被干涉圖案170之處理器使用去決定一最佳掃瞄範圍177。最佳掃瞄範圍177係為沿著成像模組130之一光學軸之距離，其中，干涉儀系統100應該收集，在測量體積之內，顏色資訊，以使得顏色資訊被收集，當物體表面之點是位於成像模組130之焦距之深度之內。此係提供了一顏色影像於清晰對焦之所有物體地點處，甚至當焦距之深度是小於物體高度之總範圍時。獲得表面形狀資料及表面顏色資料之此技術之更多細節是被如下敘述於第5圖之中。選擇地在此情況之中，所揭露之技術能夠修正最好對焦之地點之色變化。
此外，干涉儀系統100更是實質上地降低由照明模組110及成像模組130所產生之顏色干涉圖案之對比於被多重元件偵測器155所記錄之最終顏色影像之中，猶如一非干涉光學儀器已被使用去收集顏色資料。降低顏色干涉圖案之對比之此種技術之更多細節是被如下敘述於第6圖之中。
此外，干涉儀系統100能夠被建構以使得只有一非 光譜反射光(例如，擴散散射光)能到到達多重元件偵測器155，當收集顏色資訊時。在一些實施之中，被如下敘述於第10圖之中，內部孔隙能被切換於照明模組110(例如，孔隙125)及成像模組130(例如，互補於孔隙125之另一孔隙，其是被設置於成像模組130之中，第1圖中未顯示)之中，在顏色資料(其是被如下詳述於第10圖之中)之獲得過程之中。在如下被敘述於第11圖中之其他實施之中，光源模組120之第二光源次模組126是被配置去提供照明光128至測試物體150之表面，在顏色資料之獲得過程之中，以使得只有擴散散射光124’被成像模組130所捕獲。
光源模組120之各種實施是接著被敘述。一般來說，被包含於干涉儀系統100之光源模組120中之複數個光源係提供具有一第一光譜對於度量衡之照明光(或只是光)，以及一或多個額外光源係提供光譜對於收集顏色資訊。
第2圖係顯示能與干涉儀系統100被使用之一光源模組222之一範例之示意圖，其中，干涉儀系統100是被敘述如上於第1圖之中。光源模組222能夠依序地產生光譜分佈。分光元件230-i、其中，i=1,2,...，快速切換光閥214-j、光譜濾光器212-j以及可切換及/或不可切換的光源210-j，其中，j=1,2,...，是被一起使用去允許兩個或多個光源光譜分佈之依序產生，對於度量衡資料收集以及對於顏色資料收集。光源模組222之j頻道(或j柱)之各種調節順序是被如下敘述於第4圖及第5圖之中。
舉例而言，分光元件230-i能夠是雙色濾光器、薄 膜基礎分光器(極化或非極化的)或衍射光柵。舉例而言，快速切換光閥214-j能夠是隔板及機械快門、空間光調節器(微鏡、LCD、LCOS)或聲光或電光調節二極體。舉例而言，光譜濾光器212-j能夠是薄膜干涉濾光片(thin film interference filters)或吸收濾光片(absorption filters)。在一些實施中，光源210-j為快速切換光源(fast-switching light sources)，例如發光二極體(LEDs)；雷射二極體、雷射光纖；或熱燈。在一些實施之中，光源210-j是弧形的、放電、螢光燈；氣體雷射、超連續雷射；電漿發射器；或黑體發射器。
在被顯示於第2圖中之一光源模組222之中，四個不同光源元件210-j之輸出，其中，j=1-4，是被分光立方體230-i結合，其中，i=1-3。光源模組222之每一個光源頻道(或柱)能夠包括有額外之濾光元件212-j及光閥214-j。在對於一低相關干涉儀表面分析器之一範例型態之中，光源元件係為四個發光二極體。在此情況之中，光閥214-j可以不被使用，由於發光二極體210-j能夠被切換開啟或關閉有效瞬間地(當相較於典型之相機的曝光時間時)。在一些實施之中，一第一發光二極體(210-1，例如使用一磷光劑之一發光二極體)係產生被使用對於度量衡之寬頻光，而一紅光、一綠光及一藍光發光二極體(例如，210-2、210-3及210-4分別地)是被使用去提供對於顏色成像之光。在其他實施之中，度量衡光譜能夠被一雷射二極體210-1所產生，倘若高時間相關性是被需要。濾光器可能不被使用於此情況之中。在一些其他實施之中，倘若較寬之顏色照明頻道是被使用，使用磷光劑發出之寬頻二極體210-j是與濾光 器212-j結合，以產生所需之光譜分佈。
做為一光源模組222之另一範例，只有三個照明顏色頻道是被選擇，如此一來，它們之一個亦做為度量衡來源。在一些實施之中，超過一個顏色頻道之輸出之一結合是被使用去合成所需之度量衡頻道。此係提供了修剪度量衡光譜對於一特定應用之額外能力，例如藉由變寬或變窄光譜分佈或藉由改變不同光譜次區域之相對強度。在此情況之中，顏色成像能力之加入亦促進了干涉儀系統100之度量衡能力。在其他實施之中，被使用對於度量衡之光源光譜是足夠寬的(足夠遠地延伸於波長之可見範圍之藍光及紅光區域之中)，其中，只有兩個額外較窄之顏色頻道是被使用。
做為一光源模組222之再一範例，具有一單一互補顏色頻道之一寬頻度量衡光譜之結合能夠是足夠的去重建顏色資訊於一次組之顏色之上，對於一些應用而言。
對於資料收集與分析之各種技術現在是以干涉儀系統100被敘述。舉例來說，第3圖係顯示被使用去獲得輪廓及顏色資訊對於一測試物體之表面之一製程300之一範例。
在310，對於一測試物體之度量衡資料是被收集。在此，多重元件偵測器係記錄被形成之干涉圖案172，當測試物體之表面是以具有一光譜分佈對於在參考物體表面與測試物體表面間之每一個不同距離之光線所照射時。可選擇地，多重元件偵測器係記錄被形成之干涉圖案，當測試物體之表面是以多個光譜分佈所照射時，如同在一所謂之波長掃描技術之中，其中，舉例來說，一雷射二極體之發射波長是被調整於一 預定範圍之上以獲得度量衡資料。在此顯示於第3圖中之示範實施之中，干涉圖案172係代表被記錄之度量衡資料，對於被使用於液晶顯示器中之RGB濾光器之一矩陣，具有來自於一白光源之測試光與參考光。
在320，被收集之度量衡資料是被分析。在一些實施之中，度量衡資料之分析是被執行於其收集之過程之中。度量衡資料係為關聯於測試物體之一表面形貌175。
選擇性地，在325，度量衡資料能被進一步地分析以決定一最佳掃瞄範圍177於所收集之顏色資料之內。此最佳掃瞄範圍是被發現做為在成像模組130與測試物體之表面間之距離之一範圍，其中，測試物體之表面之至少一部分是位於成像模組130之焦距之一深度之內。
在330，對於測試物體之顏色資料是被收集。在一些實施之中，顏色資料收集，於330，是與度量衡資料收集同時的(插入的)，於310，如以下被敘述於第4圖之中。在此情況之中，多重元件偵測器係可選擇地記錄，於310，被形成之一干涉圖案，當測試物體之表面是以具有一光譜分佈之光所照射時，以及，於330，測試物體之表面之影像當後者是分別以具有不同光譜分佈之光所照射時，對於在成像模組與測試物體之表面間之複數個不同距離之每一個。
在一些實施之中，顏色資料收集，於330，是相繼於度量衡資料收集，於310，如以下被敘述於第5圖之中。舉例來說，度量衡來源是被致動以及度量衡資料是被收集。一旦此是完成時，干涉儀系統100之電子控制模組160係一個接一個切 換至顏色來源以及收集相關的顏色資訊。在此情況之中，多重元件偵測器係記錄測試物體之表面之兩個或多個影像，當測試物體之表面是分別以具有兩個或多個不同光譜分佈之光所照射時，對於在成像模組130與測試物體之表面間之複數個不同距離之每一個。
可選擇地，於335，對於測試物體之顏色資料是被只有收集於被決定於325之最佳掃瞄範圍177之內。在此情況之中，多重元件偵測器係記錄測試物體之表面之兩個或多個影像，當測試物體之表面是分別以具有兩個或多個不同光譜分佈之光所照射時，對於在成像模組130與測試物體之表面間之複數個不同距離之每一個，如此一來，不同之距離是只有在最佳掃瞄範圍177之內。製程300之步驟325及335能夠被使用去(i)使一完整(形貌+顏色)測量之期間最小化，或(ii)使被收集資料之品質最大化，或(iii)兩者，因為干涉儀系統能夠衍生關於物體表面之初步資訊於收集顏色資料之前。舉例來說，對於掃描一測量體積之一低相關干涉儀之一干涉儀系統，測試物體之表面之地點之了解於由於度量衡掃描之被掃描體積之中能夠被使用去限制被使用去收集顏色資訊之掃描之內容對於物體所位處之一次組之體積。此次組體積是被決定於325之最佳掃瞄範圍177所結合。此外，表面地點之了解係提供對於收集顏色資料之資訊，於335，當在物體上之各種點是位於成像系統之焦距之深度之內時。測量期間因此是被保持於一最小處，以及顏色資料是以最佳可能之光學解析度所獲得。
於340，被收集於330或335之顏色資料是被分析。 在一些實施之中，顏色資料之分析是被執行於其收集之過程之中。顏色資料之分析之一結果係為關聯於測試物體之一表面顏色紋理185。各種資料處理演算法能夠被使用去從顏色資料取出顏色資訊。
在一些實施之中，一真實色彩影像是藉由指定被測量於相機對於紅光、綠光及藍光位圖元件處之平均強度(或如此強度之一結合)所產生，然後被顯示於一電腦顯示器之上或被印刷。在一些實施之中，對於未加工相機資料之修正是使用口徑測定資訊被首先應用，例如，相機暗水平、相機線性回應、在視場上之照明均勻度、來自於干涉儀系統中之其他光學元件之貢獻(例如來自於參考光124”)等。額外的處理步驟包括有對於顏色影像之白平衡之修正，以為了提供配合一觀察者直接看著測試物體之視覺印象之測試物體表面之一影像。
值得注意的是，測試物體105之表面之顏色影像不是必要地清晰對於在干涉儀系統100之成像模組130之一視場內之表面之每一個地點。因此，雖然一顏色影像，被獲得於340，具有有意義之真實色彩，但它不必要地捕捉顏色之所有高空間頻率特徵或可能被正常地以成像模組130解決之反射性變化。為了獲得測試物體105之表面之顏色紋理185，顏色資訊是被選擇，其係對應於最好聚焦之位置對於在測試物體105之表面上之每一個地點，即使測試物體105之表面之一垂直範圍係大於成像模組130之焦距之深度。因此，橫跨測試物體105之表面之顏色及/或反射性之高頻率變化是被解決以及可能給予成像模組130之光學儀器是被使用。
在一些實施之中，額外之處理是被施加於顏色資料，以為了移除影像之任何調節，由於干涉邊緣之存在，因為這些將會瞬間地存在於顏色資料之中(除非參考柱是被阻擋於獲得過程之中，如下所述)。干涉表面分析器，例如，被如上敘述於第1圖中之干涉儀系統100，一般是被建構，以使得度量衡資料被獲得，於310，以能被塑造為一干涉訊號與一背景訊號之總和之一形式。度量衡資料之處理，於320，係分離於彼此。一類似之程序能夠被使用，於340，以從顏色資料移除干涉內容以及只有保留被使用對於產生顏色影像之背景資訊。那係對應於平均訊號強度於相變換獲得之情況之中。在第3圖所示之範例實施之中，顏色資料分析之結果係為RGB濾光器之矩陣之表面之相同部分之顏色紋理185，度量衡資料172是對於RGB濾光器被記錄。
於350，表面形貌175及表面顏色紋理185是被結合去產生測試物體105之形狀及顏色紋理185之一3D圖像。在第3圖所示之範例實施之中，一真實色彩3D圖195係代表RGB濾光器之矩陣之表面，並且是被產生做為表面形貌175(根據度量衡資料172被獲得)及表面顏色紋理185之一結合。
如以上被敘述於第1圖及第3圖之中，資料收集能夠是最佳的，當來源切換是被插入時，對於一些干涉儀系統。第4圖係顯示對於插入度量衡及顏色資料收集之光源及多重元件偵測器計時400。在此範例之中，多重元件偵測器之每一個幅是以一不同主動光源被記錄。光源1係照射測試物體之表面，用以在一第一時間間隔410-1中收集度量衡資料。光源2、 3及4不是被使用去在第一時間間隔410-1中照射測試物體之表面。在接著第一時間間隔410-1之一時間間隔430-1之中，光源2、3及4係連續地照射測試物體之表面以收集顏色資料。光源1不是被使用去在時間間隔430-1中照射測試物體之表面。在接著時間間隔430-1之一時間間隔410-2之中，光源1再次照射測試物體之表面以收集額外之度量衡資料。在時間間隔410-2之中，光源2、3及4不是被使用去照射測試物體之表面。在接著時間間隔410-2之一時間間隔430-2之中，光源2、3及4再次連續地照射測試物體之表面以收集額外之顏色資料。在時間間隔430-2之中，光源1不是被使用去照射測試物體之表面。對於插入度量衡及顏色資料獲得之光源及多重元件偵測器計時400能夠被應用，直到足夠之度量衡及顏色資料已被收集為止。
對於其他的干涉儀系統，測量生產率能夠被最佳化，當度量衡資料收集是從顏色資料收集被分別地執行時。第5圖係顯示對於分別之度量衡及顏色資料收集之光源及多重元件偵測器計時400。舉例來說，度量衡資料之收集能夠跨越n幅於一第一時間間隔510之上，其中，n係為對於以一相變換演算法測量干涉相之樣品之數目。在此情況之中，下列之幅n+1、n+2...，係代表例如紅光、綠光及藍光資料以及是被收集於一隨後之第二時間間隔530之中。在一些實施之中，例如紅光、綠光及藍光資料之一單一幅是足夠的對於顏色成像。
做為另一範例，度量衡資料之收集能夠被執行於第一時間間隔510之中，而干涉儀系統之成像模組係掃描通過一測量體積，如同是在低相關干涉儀之情況之中。在此情況之 中，多個最佳化掃描速度是被使用對於度量衡資料收集。隨後，在第二時間間隔530中之顏色資料資訊之收集是被執行以不同之掃描速度，例如，高於被使用對於度量衡資料收集之掃描速度，以為了使整個測量期間最小化。用於從顏色資料移除干涉內容之選擇槓桿作用干涉儀系統之一特別本質。
被使用對於形貌測量於一些干涉儀系統中之一相變換器能夠被不同地使用，當收集顏色資料時。舉例來說，相變換器振福及調節速度是被調整，在時間間隔530之中，如此一來，干涉邊緣係調節夠快的於相機整合之過程中，其中，它們係整個平均出相機整合。此是藉由以一振幅線性地相變換干涉目標140之一凹洞，其中，該振幅是多個光源波長位於每一個相機幅n+1、n+2...之內。另一個選擇是去給予一週期性、正弦曲線的震盪於相變換器，在相機整合之過程之中，以為了洗掉邊緣。此機構能夠藉由在相機整合之過程中調整光源120之強度而被昇華，與相變換裝置同時地。
對於低相關干涉儀系統，其是可能的掃描通過測量體積，以導致對於每一個顏色頻道之干涉圖案之本質上完全洗掉之一速度。
一些干涉儀系統係使用提供有限之焦距之深度之成像模組，由於它們的高照明或成像數值孔隙。在如此之情況之中，其總是不可能的去給予干涉目標140之凹洞之一大調節以消除干涉現象，不需亦使影像模糊，其係為不受歡迎的。在此情況之中，相變換器(或掃描器)之調節速度是被調整。如此一來，從幅至幅之干涉訊號變化係對應於頻率之良好定義頻 帶，其能夠被數位地濾出，當處理一順序之強度測量(例如，做為製程300之步驟340之部分，如以上被敘述於第3圖之中)時。
在一些實施之中，干涉儀系統100能夠包括有接合於時間間隔430-1、430-2、...或時間間隔530中之一束塊，當顏色資料是被收集去防止光行進至干涉儀之參考柱(例如，去阻擋參考光124”)時，以及因此防止在顏色資料中之干涉邊緣之形成。
第6A-6B圖係顯示使用顏色資料680之一處理器去從對於測試表面被獲得之顏色資料181產生一測試表面之顏色紋理185。舉例來說，顏色資料680之處理器能夠對應於被以上敘述於第1圖中之顏色資料180之處理器。此外，顏色資料181能夠是藉由具有紅光(R)、綠光(G)及藍光(B)照明之干涉儀系統100所獲得之測試表面之影像，如此一來，被獲得之R、G、B影像之至少一些包括有干涉資料。干涉資料係表示干涉調節或邊緣。在第6A-6B圖所示之範例之中，被使用於液晶顯示器中之RGB濾光器之一矩陣之色彩影像181是根據使用低相關干涉儀系統100之所揭露之技術被擷取，在此，干涉儀系統100具有一照明模組122/222，其包括紅光、綠光及藍光光源(例如，濾光發光二極體)，除了被使用對於度量衡之一寬頻發光二極體之外。
顏色資料680之處理器包括有一顏色資料結合器682及一邊緣移除器686。在第6A圖中所示之顏色資料680之處理器一形態之中，顏色資料結合器682能夠被先接合去結合被 紀錄的R、G、B影像181以獲得一中間色彩影像183。在此情況之中，中間色彩影像183可包含殘餘邊緣。邊緣移除器686接著是被接合去移除(或至少實質地降低)如此被獲得中間色彩影像183之殘餘邊緣，以為了產生顏色紋理185，例如，根據製程300之步驟340。在第6B圖中所示之顏色資料680之處理器之形態之中，邊緣移除器686能夠先被接合去移除(或至少實質地降低)來自於被記錄R、G、B影像181之干涉調節，以獲得較少邊緣之中間較少邊緣之R、G、B影像187。顏色資料結合器682接著是被接合去結合獲得之中間R、G、B影像187，以為了產生表面顏色紋理185。
具有光譜及非光譜(例如，擴散散射)光之額外控制之干涉儀系統100之實施是被敘述如下。一測試物體表面係反射光於一光譜方向(相對於局部表面法線對稱於照明方向)之中以及散射光於任意方向之中。第7圖係顯示，於面板710之中，一測試物體表面係如何能沿著所謂之光譜方向反射光以及散射光於任意方向之中。光學平坦之一不透明表面(其表面粗糙度是遠小於光之波長)係沿著光譜方向反射大部分之進入光，如被顯示於面板720之中。相反地，光學粗糙之一表面將會散射光於大部分之方向之中，如被顯示於面板730之中。被散射於任何特定方向中之光量是遠小的於後者之情況之中。這些原理是重要的於色彩成像之背景之中，因為許多的彩色表面係反射及散射光。特別對於被製造之彩色物體(例如，一光滑印刷頁)而言，更強之光譜反射係攜載較少之顏色資訊，由於反射係發生於與一透明材料層之一介面處。此情況是被敘述於第8 圖之中，其中，入射光824係從一測試物體表面802反射。測試物體表面802包括有一透明的、平坦的外套803以及具有不同顏色之嵌入的顏料805、805’。沿著一光譜方向之反射光之一部分827具有光譜的及散射的光分佈。沿著一非光譜方向之反射光之另一部分829只具有散射的光分佈。由在非光譜方向中之顏料所散射之光的部分829係攜載大部分的顏色資訊。然而，光829之散射部分通常不是像光譜反射光827一般強烈。照射及收集在相同立體角內之一光學儀器，例如，827，將因此一般地收集一強烈色彩中性光譜訊號以及微弱色彩訊號。此係導致低對比顏色資訊於最終之真實色彩影像之中。如以下被敘述於第10圖及第11之中之技術的方面係提供方式去顯著地收集散射光，例如，829，以為了改善顏色飽和。
做為以上被敘述於第7圖及第8圖中之現象之一闡明，第9圖係顯示相同測試物體表面之兩個影像，例如，消費者產品包裝之一表面。影像927是被獲得，當測試物體表面是被照射以及透過一傳統顯微鏡被觀察時。由儀器所收集之光譜光，例如，827，係攜載少量顏色資訊，因而導致影像927之洗出顏色。相反地，影像929是被獲得，當相同測試物體表面是利用一照明結構被照射時，其中，反射光譜光無法進入顯微鏡物鏡(一結構被已知為”暗場”成像)。在此種方式之中，影像929是從擴散散射光，例如，829，被形成，以及因此影像929之顏色是飽和的以及係配合看著測試物體表面之一人類觀者之視覺印象。
第10圖係顯示被使用去獲得顏色資訊對於從擴散 反射光1029之一測試物體表面1005之一干涉儀系統1000之元件。干涉儀系統1000包括有一照明模組1010、一成像模組1030以及一多重元件偵測器1055。照明模組1010包括有用於產生複數個不同光譜光分佈之一光源1022，以被使用去照射測試物體表面1005於度量衡資料(例如，被使用去決定表面形貌之干涉圖案)及顏色資料之獲得過程之中。由光源模組1022所產生之光譜光分佈是依序地被調節，如以上被敘述於第4圖及/或第5圖之中。在一些實施之中，光源模組1022能夠是如以上被敘述於第2圖中之光源模組222。由光源模組所輸出之照明光1024係透過一輸入孔隙1025、一分光器1035、一場光圈1015及一干涉物鏡1040傳播至測試物體表面1005。照明光1024係從測試物體表面1005反射做為反射光1027。反射光1027包含光譜的及非光譜的元件。反射光1027係透過干涉物鏡1040、分光器1035及一輸出孔隙1047傳播至多重元件偵測器1055。
在此範例之中，輸入孔隙1025及輸出孔隙1047係形成一互補組。輸入孔隙1025及輸出孔隙1047能夠是物理光束擋塊(例如，一機械虹膜、狹縫、環)或可編程之裝置(例如，空間光調節器)。在一些實施之中，輸入孔隙1025是被配置去定義一有效來源點或來源次區域，其只有包覆干涉儀系統1000之一瞳孔面板1015之一部分。互補之輸出孔隙1047(例如，攜載一局部吸收材料或另一空間光調節器之一透明板)是被校直，如此一來，它係截斷光1027之光譜元件，其中，光1027是被測試物體表面1005反射於光譜方向之中。未被輸出孔隙1047阻擋之光1029之一部分係代表被測試物體表面散射於非光譜方向 中之光以及係形成測試物體表面1005之一影像至多重元件偵測器1055之上。
其他的實施能夠使用暗場光學儀器(例如，暗場顯微鏡物鏡)，其係提供分別之光學路徑對於照明及成像。第11圖係顯示被使用去獲得顏色資訊對於從擴散反射光1129之一測試物體表面1005之干涉儀系統1100之元件。干涉儀系統1100包括有一照明模組1110、一成像模組1130以及一多重元件偵測器1055。照明模組1110包括有一光源模組1120。光源模組1120係包含提供被使用於度量衡資料(例如，被使用去決定表面形貌之干涉圖案)之獲得中之照明光1124之一第一光源次模組1122，以及提供被使用於顏色資料之獲得中之照明光1128之一額外光源次模組1126。第一光源次模組1122及額外光源次模組1126是依序地被調節，如以上被敘述於第4圖及/或第5圖之中。
在此範例之中，第一光源次模組1122能夠是被使用對於度量衡資料收集之一傳統照明源。照明光1124係透過一分光器1135、一孔隙光圈或入口瞳孔1115及一干涉物鏡1140傳播至測試物體表面1105。照明光1124之一部分係從測試物體表面1105反射做為測試光，以及照明光1124之另一部分係從干涉物鏡1040之一參考凹洞之表面反射做為參考光(如第1圖所示)。接著，測試光與參考光係透過干涉物鏡1040、場光圈1115及分光器1135傳播至多重元件偵測器1155，以形成關聯於測試物體表面1105之上述干涉圖案。
進一步在此範例之中，額外光源次模組1126能夠包括由沿著一圓被均勻分佈之不同顏色發光二極體所製成之 一發光二極體環光(例如，繞著干涉物鏡1040被設置)，以提供來自於位在測試物體表面1105處之一寬廣範圍之方向之照明光1128。照明光1128是由額外光源次模組1126以一入射角度所提供，如此一來，反射光之一光譜部分係未達到干涉儀物鏡1140及成像模組1130之瞳孔。在此方式之中，只有反射光之一非光譜部分1129是被干涉物鏡1140及瞳孔1115所捕獲。反射光之非光譜部分1129係透過成像模組1130之分光器1135傳播至多重元件偵測器1155，以提供關聯於測試物體表面1105之顏色資訊。
在一些實施例之中，一顏色獲得照明順序(無需測量體積之一掃描)亦能夠被使用去產生一測試物體之一表面之色彩影像之一流動。色彩影像之流動能夠即時地被顯示於干涉儀系統100之一顯示模組之上。色彩影像之流動能夠被干涉儀系統100之一使用者所使用，或被干涉儀系統100之一自動化形狀/顏色識別模組所使用，以導航至位於測試物體105之表面上之一測量地點。對於測試物體105之表面之形狀及色彩紋理195之一3D圖像可以被產生於該測量地點處，如以上被敘述於本說明書中及第1圖及/或第3圖之中。
雖然本說明書包含許多具體的實施細節，但這些不應被解釋為對什麼可根據任一本發明的範圍或限制，而是做為具體到特定發明的特定實施例的特徵的描述。這將在本說明書中在單獨實施例的上下文中描述的某些特徵也可以組合在單個實施例中實現。相反地，在單個實施例的上下文中描述的各種特徵也可以在單獨地或以任何合適的子組合多個實施例 來實現。此外，儘管特徵可能在上面被描述為以某些組合，甚至最初主張如此，但是來自所要求組合的一個或多個特徵在某些情況下可以從該組合被摘除，並且所要求保護的組合可以是針對一子組合或一子組合的變異。
類似地，雖然操作在一個特定的順序示出在圖式中，這不應當被理解為需要以所示的特定順序或以連續順序執行這樣的操作，或者需要執行所有圖示的操作才能達到期望的結果。在某些情況下，多任務和並行處理可能是有利的。此外，在上述實施例中的各種系統組件的分離不應被理解為要求這樣的分離在所有實施例，並且應當理解，所描述的程序組件和系統一般可以一起集成在單個軟體產品或封裝為多個軟體產品。
因此，本標的之特定實施例進行了描述。其它實施例是在以下權利要求的範圍之內。在某些情況下，權利要求中記載的動作可以以不同的順序執行，並且仍然達到期望的結果。此外，在圖式中描繪的過程不必需要所示的特定順序或連續順序，才能達到期望的結果。在某些實施中，多任務和並行處理可能是有利的。
100‧‧‧干涉儀系統
105‧‧‧測試物體
110‧‧‧照明模組
115‧‧‧場光圈
120‧‧‧光源模組、光源
122‧‧‧第一光源次模組、單一光源次模組、照明模組
124、128‧‧‧照明光
124’‧‧‧測試光、擴散散射光
124”‧‧‧參考光
125、127‧‧‧孔隙
126‧‧‧第二光源次模組
130‧‧‧成像模組
140‧‧‧干涉目標
145‧‧‧光繼電器
150‧‧‧影像獲得模組
155‧‧‧多重元件2D偵測器、多重元件偵測器
160‧‧‧電子控制模組
170‧‧‧干涉圖案
175‧‧‧表面形貌
177‧‧‧最佳掃瞄範圍
180‧‧‧顏色資訊
185‧‧‧顏色紋理、表面顏色紋理
190‧‧‧結合器
195‧‧‧顏色紋理、真實色彩3D圖

Claims (31)

  1. 一種干涉儀系統，包括：一照明模組，係產生複數個不同光譜光分佈；一多重元件偵測器；一成像模組，係用以在該多重元件偵測器之上，利用測試光成像一測試物體之一表面，以及在該多重元件偵測器之上，結合該測試光與參考光以形成一干涉圖案，該測試光及該參考光係衍生於該照明模組；以及一電子控制模組，係通信地連接於至少該照明模組及該多重元件偵測器，其中，在運作過程之中，該電子控制模組係造成該照明模組去以該複數個不同光譜光分佈依序地照射該測試物體之該表面，而該多重元件偵測器係對應地記錄該測試物體之該表面之複數個干涉圖案及影像，決定資訊關於(i)該測試物體之該表面之一形狀，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之一個或多個被記錄之該等干涉圖案，以及(ii)該測試物體之該表面之一顏色，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之兩個或多個被記錄之該等影像，以及從被決定之資訊產生該形狀之一圖像以及該測試物體之該表面之該顏色。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中， 被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為該第一光譜光分佈及一第二光譜光分佈。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為一第二光譜光分佈及一第三光譜光分佈。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個不同光譜光分佈之該一個或多個係為一寬頻光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個不同光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為來自於在紅光、綠光或藍光分佈中之兩個或多個。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之干涉儀系統，其中，該照明模組包括一白光源，係發出該寬頻光分佈，一紅光濾光器、一綠光濾光器或一藍光濾光器之兩個或多個，以及該紅光濾光器、該綠光濾光器及該藍光濾光器係濾除由該白光源所提供之該寬頻光分佈，以分別地獲得紅光、綠光 及藍光分佈。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之干涉儀系統，其中，該照明模組包括一白光源，係發出該寬頻光分佈，以及一紅光源、一綠光源或一藍光源之兩個或多個，其中。該紅光源、該綠光源及該藍光源係分別發出紅光、綠光及藍光分佈。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，該電子控制模組係切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該照明模組於被使用去形成該等干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個與被使用對於記錄該等影像之該複數個光譜光分佈之兩個或多個之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，該電子控制模組係維持該複數個光譜光分佈之該一個或多個，當該等干涉圖案係被該多重元件偵測器記錄時，以及切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該複數個光譜光分佈之兩個或多個，當被使用於顏色資訊之該等影像係被該多重元件偵測器記錄時。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，更包括：一座台，係被定位去變化在該測試光與該參考光間之一光學路徑長度差異；以及一致動器，係通信地連接於該電子控制模組以及係變換該座台至對應於在該測試光與該參考光間之複數個光學路徑 長度差異之複數個位置處，每一個該等光學路徑長度差異係形成來自於在該等干涉圖案中之一關聯之干涉圖案。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之干涉儀系統，其中，該座台係被配置去相對於該成像模組定位該測試物體之該表面。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之干涉儀系統，其中，該電子控制模組係定位該測試物體之該表面於該成像模組之焦距之一深度之內，根據關於該測試物體之該表面之該形狀之被決定之資訊，以使得該等影像係被該多重元件偵測器所清晰地記錄。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，包括：一波長可調光源，係發出兩個或多個波長之測試光；以及一第二光源，係發出具有一光譜光分佈之照明光，其中，該光譜光分佈係不同於該測試光之該兩個或多個波長，其中，被使用對於被記錄之該等影像之該複數個光譜光分佈之個別的兩個或多個係為由該波長可調光源所發出之該光之該兩個或多個波長之一，以及該照明光之該光譜光分佈係被該第二光源發出，其中，該成像模組係定義一非零光學路徑長度差異於該測試光與該參考光之間，以及其中，該電子控制模組係變換於該測試光之該兩個或多個波長之間，以引入兩個或多個相差異於該測試光與該參考光之間，每一個該等相差異係從在該等干涉圖案之中形成一關聯之干涉圖案。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，關於該測 試物體之該表面之該顏色之資訊係被該電子控制模組決定做為一真實色彩影像，如此一來，該真實色彩影像之每一個畫素係包括以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之對應畫素之一平均數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之干涉儀系統，其中，在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像中之干涉圖案之邊緣係被該電子控制模組所移除，在關聯於該真實色彩影像之該平均數之產生之前。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之干涉儀系統，其中，該成像模組包括一干涉儀模組，係在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之獲得過程中被旁通，如此一來，該等影像係不具有干涉圖案。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，該照明模組及該成像模組包括個別之光束光圈，該個別之光束光圈具有複數個配合孔隙，係被配置去允許只有非光譜反射光到達該多重元件偵測器，以及該電子控制模組係使該等光束光圈脫離，當該多重元件偵測器記錄該等干涉圖案時，以及係使該等光束光圈接合，當該多重元件偵測器獲得以該複數個光譜光分佈之兩個或多個分別被照射之該測試物體之 該表面之該等影像時。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，其中，該照明模組係被配置去提供被使用對於該等被記錄影像之該複數個光譜光分佈之個別的兩個或多個，以相對於該測試物體之該表面之複數個入射角度，如此一來，只有非光譜反射光進入該成像模組。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀系統，更包括：一顯示裝置，其中，該電子控制模組，在記錄該測試物體之該表面之該等干涉圖案之前，係造成該照明模組去以該複數個光譜光分佈之兩個或多個依序地照射該測試物體之該表面，而該多重元件偵測器係對應地記錄該測試物體之該表面之複數個影像，係決定關於該測試物體之該表面之該顏色之資訊，至少部分地，從被記錄對於該複數個光譜光分佈之兩個或多個之該等影像，係提交，即時地於該顯示裝置之上根據關於該測試物體之該表面之該顏色之該被決定之資訊，該測試物體之該表面之複數個真實色彩影像之一順序，以及回應於該等真實色彩影像之該順序之該提交，係接收一測量地點之一規格，位於該等真實色彩影像之該順序之內，該形狀之代表以及該測試物體之該表面之該顏色是要被產生於該規格處。
  19. 一種干涉測量方法，包括： 藉由位於一多重元件偵測器上之複數個成像光學儀器，利用測試光成像一測試物體之一表面；藉由位於該多重元件偵測器上之該等成像光學儀器，結合該測試光與參考光以形成一干涉圖案，該測試光及該參考光係衍生於發出複數個不同光譜光分佈之一光源；以該複數個不同光譜光分佈依序地照射該測試物體之該表面，而藉由該多重元件偵測器對應地記錄該測試物體之該表面之複數個干涉圖案及影像；藉由一控制模組，決定資訊關於(i)該測試物體之該表面之一形狀，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之一個或多個被記錄之該等干涉圖案，以及(ii)該測試物體之該表面之一顏色，至少部分地，從對於該複數個不同光譜光分佈之兩個或多個被記錄之該等影像；以及藉由該控制模組，從被決定之資訊產生該形狀之一代表以及該測試物體之該表面之該顏色。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之干涉測量方法，其中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為該第一光譜光分佈及一第二光譜光分佈。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之干涉測量方法，其中，被使用去形成該等被記錄之干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個係為一第一光譜光分佈，以及 被使用對於該等被記錄之影像之該複數個光譜光分佈之該個別之兩個或多個係為一第二光譜光分佈及一第三光譜光分佈。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之干涉測量方法，更包括：切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該光源於被使用去形成該等干涉圖案之該複數個光譜光分佈之該一個或多個與被使用對於記錄該等影像之該複數個光譜光分佈之兩個或多個之間。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之干涉測量方法，更包括：維持該複數個光譜光分佈之該一個或多個，當該等干涉圖案係被該多重元件偵測器記錄時；以及切換，以該多重元件偵測器之一幅速率或其一整體片段，該複數個光譜光分佈之兩個或多個，當被使用對於顏色資訊之該等影像係被該多重元件偵測器記錄時。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之干涉測量方法，更包括：藉由定位一座台，變化在該測試光與該參考光間之一光學路徑長度差異；以及藉由一致動器，變換該座台至對應於在該測試光與該參考光間之複數個光學路徑長度差異之複數個位置處，每一個該等光學路徑長度差異係形成一關聯之干涉圖案。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之干涉測量方法，更包括：藉由配置該座台，相對於該等成像光學儀器定位該測試物體之該表面。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之干涉測量方法，更包括： 藉由該控制模組，定位該測試物體之該表面於該等成像光學儀器之焦距之一深度之內，根據關於該測試物體之該表面之該形狀之被決定之資訊，以使得該等影像係被該多重元件偵測器所清晰地記錄。
  27. 如申請專利範圍第19項所述之干涉測量方法，其中，決定關於該測試物體之該表面之該顏色之資訊包括產生一真實色彩影像，如此一來，該真實色彩影像之每一個畫素係包括以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之對應畫素之一平均數。
  28. 如申請專利範圍第25項所述之干涉測量方法，更包括：移除在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像中之干涉圖案之邊緣，在產生關聯於該真實色彩影像之該平均數之前。
  29. 如申請專利範圍第25項所述之干涉測量方法，更包括：在以該複數個光譜光分佈之該兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像之獲得過程中旁通該等成像光學儀器之參考柱，如此一來，該等影像係不具有干涉圖案。
  30. 如申請專利範圍第19項所述之干涉測量方法，更包括：藉由該控制模組，接合分別被設置於該光源及該等成像光學儀器中之複數個配合光束光圈以允許只有非光譜反射光到達該多重元件偵測器，當該多重元件偵測器獲得以該複數個光譜光分佈之兩個或多個分別被照射之該測試物體之該表面之該等影像時；以及 藉由該控制模組，脫離該等配合光束光圈，當該多重元件偵測器記錄該等干涉圖案時。
  31. 如申請專利範圍第19項所述之干涉測量方法，更包括：藉由該光源，提供該複數個光譜光分佈之兩個或多個，被使用去分別形成該等影像，以相對於該測試物體之該表面之複數個入射角度，如此一來，只有非光譜反射光進入該等成像光學儀器。
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