TWI776322B - 用於光學量測之系統及方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提出一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構；一光源，其將光線發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態以使該投影結構與該光源進行一相對運動，該相對運動使得該投影結構在不同徑向長度處的任兩個位置以實質相同線速度運動，其中徑向長度包含該投影結構之一位置至該投影結構之一幾何中心之長度。

Description

用於光學量測之系統及方法

本揭露係關於用於光學量測之系統及方法，特別是有關用於光束投影之檢測之系統及方法。

隨著智慧型行動裝置的發展與需求，功能越來越多樣，光學元件亦是該些功能中不可或缺的要素，惟光學元件之效能通常需由光斑檢測來達成。光斑通常指光束投射在一投影結構上所形成之一投影區域。

光斑檢測通常需視光源類型挑選適當的光學感測器(例如電荷耦合元件，即Charge-coupled Device, CCD）來量測光源之光束輪廓(Beam Profile)。然而，在一些特殊的光源上(特殊角度、特殊光束大小…等)無法直接用CCD量測，必須使用擴散膜(Diffusion Film)來輔以量測，惟光束投射於擴散膜上時難免會產生不必要的雜訊(通常稱為散斑)，散斑之消除已知與擴散膜於單位時間內通過光斑的面積相關聯，故通常可藉由震動或旋轉該擴散膜以消除散斑。惟擴散膜之震動往復會有端點靜止現象、旋轉則會有內外圈移動路徑不等的情況，這些因素皆不利於在擴散膜上均勻地消除雜訊，而造成某些區域光斑品質量測失真。故如何有效均勻消除雜訊便是此類光學產品亟欲解決之問題。

本揭露之一實施例係關於一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構，該投影結構具有一幾何中心；一光源，其將光發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該投影結構經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於5。

本揭露之另一實施例係關於一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構；一光源，其將光線發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態以使該投影結構與該光源進行一相對運動，該相對運動使得該投影結構在不同徑向長度處的任兩個位置以實質相同線速度運動，其中徑向長度包含該投影結構之一位置至該投影結構之一幾何中心之長度。

本揭露之另一實施例係關於一種用於光學量測之方法，其包含：投射一光源至一光擷取構件上並在該光擷取構件之一投影結構上產生一投影區域；及藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於5。

圖1是根據本揭露之部分實施例的一種光學量測之系統之側視圖。如圖1所示，光學量測之系統10包含一光源11、一光擷取構件12、及一量測裝置13。該光擷取構件12包含一投影結構121、一固持構件122、一驅動裝置123、及一基座124。該投影結構121位於該光源11及該量測裝置13之間。需留意，圖1中該光源11、該光擷取構件12、及該量測裝置13之配置方式及外觀型態係用於說明其相對關係及功能，其實際空間配置及其比例和結構可在不偏離本發明之精神下依需求加以調整。

在本發明之部分實施例中，該光源11可包含一可見光源或一非可見光源。在本發明之部分實施例中，該光源11可包含一雷射光源。在本發明之部分實施例中，該光學量測之系統10可進一步包含與雷射光源搭配使用之一擴束器(expander)。在本發明之部分實施例中，該投影結構121包含一光學擴散膜(diffusion film)。在本發明之部分實施例中，該投影結構121可為透光或至少部分透光的。在本發明之部分實施例中，該投影結構可為方形、矩形、圓形或其他形狀。在本發明之部分實施例中，該驅動裝置123包含一旋轉馬達。在本發明之部分實施例中，該量測裝置13包含光學感測器(例如電荷耦合元件，即Charge-coupled Device, CCD)。

如圖1所示，在該光擷取構件12中，該基座124承載該驅動裝置123，該固持構件122固持該投影結構121，該驅動裝置123使該投影結構121與該光源11進行相對運動，具體而言，該驅動裝置123與該固持構件122耦接且透過該固持構件122驅動該投影結構121進行運動。光源11將光束投射至光擷取構件12之投影結構121上，並在該光擷取構件12之投影結構121上形成一投影區域1211，該投影區域1211亦可稱之為光斑1211。在本發明之部分實施例中，光源11與光擷取構件12的距離經調整使得該光斑之直徑可在約200mm以上，例如200mm至500mm之間、250mm至400mm之間、或270mm至300mm之間。該量測裝置13透過接收並量測來自該光斑1211之光學資訊，藉以獲得該光源11之光學特性。需留意，在本發明之部分實施例中，固持於該固持構件122上的投影結構121可能並非平坦的，反之，其可能因其大小、重量、厚度或材料特性或其他因素使其產生偏折而造成內凹或外凹之形變。例如圖1中所示，投影結構121朝向光源11之方向凹曲。

圖2是圖1中所示光擷取構件之前視圖。如圖1及圖2所示，於該驅動裝置123透過該固持構件122驅動該投影結構121進行運動時，該投影結構121可繞該驅動裝置123之一轉軸123a的一軸心進行旋轉。因此，藉由該驅動裝置123可控制投影結構121之轉速。由於消除散斑之效果與單位時間內通過光斑1211之投影結構121之面積相關聯，當投影結構121達到特定轉速時，可對該投影結構121上之光斑1211達到至少部分消除散斑現象之效果。在本發明之部分實施例中，投影結構121之轉速可為約每分鐘300至500轉，亦即約300RPM至500RPM。

然而，上述消除散斑之方式仍存在部分問題。首先，由於利用該驅動裝置123透過固持構件122使該投影結構121繞其中心旋轉，在投影結構121上靠近其幾何中心的內側區域與遠離其幾何中心的外側區域移動線速度不同。亦即，在投影結構121之距離旋轉中心(在此實施例中亦為投影結構之幾何中心)不同距離處(亦即不同徑向長度處)的任意兩點雖然角速度相同，但是線速度(角速度與徑向長度的乘積)並不相同。易言之，投影結構121上特定位置的線速度與該特定位置所在處的徑向長度呈正比之關係。

並且，前述該投影結構121繞其幾何中心旋轉之運動方式會使得其上的光斑1211上相同面積的不同取樣點於投影結構121進行一週期運動(例如經固持構件122軸心旋轉360度)時，通過該投影結構121的投影結構面積不同，而前述面積係與該等不同取樣點所在之徑向長度相關聯。由於消除散斑的效果係與單位時間內通過光斑1211之投影結構121之面積相關聯，因此會使得光斑上相同面積的不同取樣點消除散斑之效果不同，造成雜訊消除不均勻之情形。若要消除此種造成雜訊消除不均勻之情形，方法之一是加快投影結構121之轉速。然而，由於投影結構121之尺寸或材料性質問題以及光擷取構件12之整體結構問題，過快之轉速可能對投影結構121或光擷取構件12之整體結構造成例如損壞等負面之影響。

參考圖1及圖2，由於量測裝置13與光源11分別置放於光擷取構件12的異側，光源11投射於投影結構121上之光斑1211須避開固持構件122與投影結構121重疊的區域，例如投射在周邊區域130，才能夠不影響量測裝置13接收光斑1211之光學資訊。易言之，受限於該驅動裝置123及該固持構件122之幾何大小，投影結構121上可容納之光斑1211之最大直徑僅可為固持構件122之圓周至該投影結構121之一邊長之垂直距離。當光斑直徑為200mm以上，例如200mm至500mm之間、250mm至400mm之間、或270mm至300mm之間，投影結構121的面積至少需為兩倍光斑直徑以上。某些實施例中，由於投影結構121選用薄或軟性材料，過大的投影結構121面積及缺乏支撐的架構將造成投影結構121(例如光學擴散膜)變形，如圖1所示。

若要量測較大的光斑，例如光斑直徑為200mm以上，例如200mm至500mm之間、250mm至400mm之間、或270mm至300mm之間者，需使投影結構121上可供利用的面積增加，則必須使用較大的投影結構，但較大的投影結構不僅造成設置所需的空間增加，更容易使投影結構產生如圖1中所示之變形，亦可能於旋轉時對投影結構121或光擷取構件12之整體結構造成例如損壞等負面之影響。若僅在投影結構121上增加沿對角線或連接相對邊的支撐框架(說明於圖4)，將致使量測裝置13擷取不到完整光斑影像，嚴重影響影像擷取效果及可信度。

圖3A是根據本案之圖1至圖2之實施例的投影結構旋轉一週期時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之示意圖。圖3B是根據本案之圖1至圖2之投影結構旋轉一周時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之數值列表。圖3C是根據本案之圖1至圖2之投影結構旋轉一周時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積與該等取樣點之徑向長度之關係圖。

圖3A中，在相對於該投影結構之幾何中心50mm至242.5mm之徑向長度之間，取一直徑為192.5mm之投影區域(亦即光斑)。需留意，此處所取光斑與該投影結構之幾何中心之最小距離50mm(亦即徑向長度50mm)係為了使光斑不與固持構件123重疊。在本案之其他實施例中，所取光斑的位置和大小可依實際需求加以調整，而不受上述數值的限制。在該光斑最靠近投影結構121的幾何中心處取一取樣點A(即圖3B中之取樣點位置編號1)，在該光斑最遠離該投影結構121的幾何中心處取一取樣點B(即圖3B中之取樣點位置編號20)。該取樣點A及該取樣點B之皆為直徑2.5mm之圓形取樣點。該投影結構121經組態以該光源11進行一週期性相對運動，在本實施例中，亦即該投影結構121繞其幾何中心旋轉一周。在該投影結構121旋轉一周後，該投影結構121通過該取樣點A及該取樣點B之面積可用圖3A中的兩個環狀區域表示。圖3B顯示該投影結構121在旋轉一圈後通過在該取樣點A及該取樣點B之間多個位置處的直徑亦為2.5mm的圓形取樣點的面積。圖3C顯示前述投影結構121通過各取樣點的面積與該等取樣點的徑向長度的關係圖，由圖3C可知，該等不同取樣點於進行一週期相對運動通過該投影結構的面積係與該等不同取樣點所在之徑向長度相關聯，呈一線性關係。由圖3A至3C可知，該等不同取樣點於進行一週期相對運動通過該投影結構的面積之最大差異為最遠離幾何中心之取樣點B以及最靠近幾何中心之取樣點A兩者分別通過該投影結構之面積差，而該等分別通過該投影結構之面積最大比值是取樣點B通過面積除以取樣點A通過面積，在以在圓周率π以3.14估計之前提下，該最大比值為3787.625/804.625，亦即其該最大比值約為5，其中該兩個取樣點之徑向長度的差值大於等於190mm。亦即，該投影結構121經組態與該光源11進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域(亦即光斑)中，相對於該幾何中心50mm至240mm之徑向長度上任兩個直徑為2.5mm的不同取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之最大比值約為5。另一方面，若在分別距離該幾何中心50mm之徑向長度及52.5mm之徑向長度處取兩個直徑均為2.5mm的不同圓形取樣點於該投影結構121進行一週期的相對運動後，在以圓周率π以3.14估計之前提下，距離該幾何中心52.5mm之徑向長度之直徑為2.5mm的圓形取樣點通過該投影結構121之面積約為843.875mm ²，而距離該幾何中心50mm之徑向長度之直徑為2.5mm的圓形取樣點通過該投影結構121之面積約為804.625 mm ²，亦即，距離該幾何中心52.5mm之徑向長度之直徑為2.5mm的圓形取樣點通過該投影結構121之面積與距離該幾何中心50mm之徑向長度之直徑為2.5mm的圓形取樣點通過該投影結構121之面積之比值約為1.0487，小於1.05。由上可知，在圖3A所示的結構上，任兩個直徑為2.5mm的圓形取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該兩個取樣點的投影結構面積之比值約在1.05與5之間。

圖4是根據本揭露之部分實施例的一種光擷取構件之示意圖。參見圖4，為解決投影結構121變形甚或損壞之問題，在本發明之部分實施例中，可使用一支撐框架14以提供投影結構121支撐力以使投影結構121保持一平坦之形狀。然而，如圖4所示，使用支撐框架14以提供投影結構121支撐力之方式，支撐框架14之結構通常需要具有外側與旋轉中心之連接部分，而此等部分於旋轉時會通過光束之路徑，對光束造成部分阻擋或干擾，因而不利於量測裝置13對光束之光學特性之量測。

圖5是根據本揭露之部分實施例的一種光學量測之系統之側視圖。如圖5所示，光學量測之系統50包含一光源51、一光擷取構件52、及一量測裝置53。該光擷取構件52包含一投影結構521、一固持構件522、一驅動裝置523、及一基座524。該投影結構521位於該光源51及該量測裝置53之間。需留意，圖5中該光源51、該光擷取構件52、及該量測裝置53之配置方式及外觀型態係用於說明其相對關係及功能，其實際空間配置及其比例和結構可在不偏離本發明之精神下依需求加以調整。

在本發明之部分實施例中，該光源51可包含一可見光源或一非可見光源。在本發明之部分實施例中，該光源51可包含一雷射光源。在本發明之部分實施例中，該光學量測之系統50可進一步包含與雷射光源搭配使用之一擴束器(expander)。在本發明之部分實施例中，該投影結構521包含一光學擴散膜(diffusion film)。在本發明之部分實施例中，該投影結構521可為透光或至少部分透光的。在本發明之部分實施例中，該投影結構可為方形、矩形、圓形或其他形狀。在本發明之部分實施例中，該驅動裝置523可包含一旋轉馬達。在本發明之部分實施例中，該量測裝置53包含光學感測器(例如電荷耦合元件，即Charge-coupled Device, CCD)。

如圖5所示，在該光擷取構件52中，該基座524承載該驅動裝置523，該固持構件522固持該投影結構521，該驅動裝置523使該投影結構521與該光源51進行相對運動，具體而言，該驅動裝置523與該固持構件522耦接且透過該固持構件522驅動該投影結構521進行運動。光源51將光束投射至光擷取構件52之投影結構521上，並在該光擷取構件52之投影結構521上形成一投影區域5211，該投影區域5211亦可稱之為光斑5211。在本發明之部分實施例中，該光斑之直徑可在約200mm以上，例如200mm至500mm之間、250mm至400mm之間、或270mm至300mm之間。該量測裝置53透過接收並量測來自該光斑5211之光學資訊，藉以獲得該光源51之光學特性。在本發明之部分實施例中，該固持構件522具有一環形之形狀。在本發明之部分實施例中，投影區域5211係位在被該固持構件522之環形中空部分所定義的該投影結構521之區域中，且該固持構件522於該投影結構521進行運動期間不與該光源51之光線重疊。如圖5所示，該光斑5211與該投影結構521之一中心位置在該光源之光發射之方向上重疊。某些實施例中，該投影結構521之一中心位置為其幾何中心位置。

如圖5所示，光源51將光束投射至光擷取構件52之投影結構521上，並在該光擷取構件52之投影結構521上形成一光斑5211。該基座524承載該驅動裝置523，該固持構件522固持該投影結構521，該驅動裝置523與該固持構件522耦接且透過該固持構件522驅動該投影結構521進行運動。該量測裝置53透過對該光斑5211進行量測，藉以獲得該光源51之光學特性。

圖6是根據本揭露之部分實施例的驅動裝置及固持構件之結構的前視圖。圖6中亦顯示投射於該投影結構521上之光斑5211。

圖7是根據圖6中之驅動裝置及固持構件之結構之分解圖。如圖6及圖7所示，該驅動裝置523包含一主動旋轉裝置5231、一從動旋轉裝置5232、及一連動結構5233。該主動旋轉裝置5231包含一旋轉馬達5231a、一聯軸器5231b及一主動偏心轉軸5231c。該從動旋轉裝置5232包含至少一個被動偏心轉軸5232c。在本發明之部分實施例中，該從動旋轉裝置5232包含三個被動偏心轉軸5232c。在本發明之部分實施例中，固持構件522可包含一載板及至少一夾鎖構件用以固定投影結構。

如圖6及圖7所示，該固持構件522具有一環形之形狀之四邊形。該主動偏心轉軸5231c及該被動偏心轉軸5232c分別位於固持構件522之四個角落。該旋轉馬達5231a透過聯軸器5231b與該主動偏心轉軸5231c之一中心軸5231c''耦接。該主動偏心轉軸5231c與該三個被動偏心轉軸5232c之各別之一離心軸5231c'與該固持構件522可活動地耦接。該主動偏心轉軸5231c與該三個被動偏心轉軸5232c之間透過一連動結構5233使其四者進行連動。在本發明之部分實施例中，該連動構件可為一皮帶、一鍊條、或其他可使該等轉軸連動之結構。

當該旋轉馬達5231a運作時，該旋轉馬達透過該聯軸器5231b使該主動偏心轉軸5231c之中心軸5231c''進行轉動，因而使該主動偏心轉軸5231c之離心軸5231c'繞該中心軸5231c''進行相對圓周運動。同時，藉由該連動構件5233的帶動，該三個被動偏心轉軸5232c與該主動偏心轉軸5231c進行同步且同軌跡之運動，該主動偏心轉軸5231c及該三個被動偏心轉軸5232c皆以相同的半徑R進行轉動。由於該三個被動偏心轉軸5232c與該主動偏心轉軸5231c與該固持構件522可活動地耦接，該三個被動偏心轉軸5232c與該主動偏心轉軸5231c之同步且同軌跡運動使得該固持構件522進行偏心旋轉運動，且由於該投影結構521是被固持在該固持構件522上，故該投影結構521亦進行偏心旋轉運動。因此，由於該投影結構521之運動係由該主動偏心轉軸5231c所帶動，故該投影結構521進行偏心旋轉運動之半徑即為該主動偏心轉軸5231c之中心軸5231c''之軸心與其離心軸5231c'之軸心之水平距離。如圖6及圖7所示，該主動偏心轉軸5231c之中心軸5231c''之軸心與其離心軸5231c'之軸心之水平距離為R。在本發明之部分實施例中，該投影結構521進行偏心旋轉運動之半徑該主動偏心轉軸5231c之中心軸5231c''之軸心與其離心軸5231c'之軸心之距離可為10mm。亦即，在本發明之部分實施例中，故該投影結構521進行偏心旋轉運動之半徑可為10mm。

上述投影結構521所進行之偏心旋轉運動使得在該投影結構521不同徑向長度上任意兩個位置(例如圖6的C點及D點)均各自以一相同之軌跡以及一相同之線速度進行週期性運動。此處徑向長度係指任意兩個位置與該投影結構521之幾何中心之距離。不同徑向長度上任意兩個位置以相同軌跡運動，該軌跡即為該主動偏心轉軸5231c的離心軸5231c'或該被動偏心轉軸5232c的離心軸(未示出)的運動軌跡。某些實施例中，該主動偏心轉軸5231c的離心軸5231c'或該被動偏心轉軸5232c的離心軸(未示出)的運動軌跡為圓形，則不同徑向長度上任意兩個位置之運動軌跡亦為圓形。在上述光擷取構件52的驅動架構之下，不同徑向長度上任意兩個位置的線速度相同，因此在圓形運動軌跡、線速度皆相同的情形下，不同徑向長度上任意兩個位置是以相同半徑的圓形軌跡運動，而該半徑即為該主動偏心轉軸5231c的該中心軸5231c''與該離心軸5231c'之距離。某些實施例中，該半徑可為5mm至20mm。承上，就該投影結構521上該任意兩個位置而言，係以實質相同之軌跡進行運動。以本案圖5至圖7所界定之實施例而言，由於該離心軸5231c'係繞該中心軸5231c''進行封閉圓形之軌跡旋轉，故投影結構521上該任意兩個位置之運動以一實質相同封閉之圓形軌跡運動，且具有一無反相轉折點之軌跡。前述無反相轉折點，係指不存在瞬時速度為零之轉折點。在本發明之部分實施例中，在替代性的轉軸設計下，前述主動偏心轉軸5231c之離心軸5231c'的運動軌跡亦可能為橢圓形的。

本案圖5至圖7所示之實施例中，由於該投影結構521上之任意兩個位置點之線速度均相同，故在該投影結構521經組態與該光源51進行一週期性相對運動(即一週期性偏心旋轉運動)後，相對於該幾何中心在不同徑向長度上的任兩個取樣點通過該投影結構之面積相同。

圖8A是根據本案圖5至圖7所示之實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之示意圖。圖8B是根據本案圖5至圖7所示之實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之數值列表。圖8C是根據本案圖5至圖7所示之實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積與該等取樣點之徑向長度之關係圖。

圖8A中，在投影區域5211中，在相對於該幾何中心50mm至240mm之徑向長度之間，在靠近投影結構521的幾何中心處取一取樣點C，在該光斑5211遠離該投影結構521的幾何中心處取一取樣點D。該取樣點C及該取樣點D之皆為直徑2.5mm之圓形取樣點。需留意，此處所取光之取樣點位置與該投影結構之幾何中心距離(亦即徑向長度)僅為示例性之目的。在本案之其他實施例中，所取光斑的位置和大小可依實際需求加以調整，而不受上述數值的限制。該投影結構521經組態以該光源51進行一週期性相對運動，在本實施例中，亦即該投影結構521由主動偏心轉軸5231c帶動而進行一週期之偏心旋轉。在該投影結構521進行一週期之偏心旋轉後，該投影結構521通過該取樣點C及該取樣點D之面積可用圖8A中的兩個圓形環狀區域表示。圖8B顯示該投影結構521在進行一週期之偏心旋轉後通過在該取樣點C及該取樣點D之間多個位置處的直徑亦為2.5mm的圓形取樣點的面積。在本發明之部分實施例中，該投影結構之偏心旋轉半徑可為10mm。在該投影結構之偏心旋轉半徑為10mm且圓周率π以3.14估計之前提下，可以得出該等圓形環狀面積約為157。圖8C顯示前述投影結構521通過各取樣點的面積與該等取樣點的徑向長度的關係圖，由圖8C可知，該等不同取樣點於進行一週期偏心旋轉後通過該投影結構的面積與該等不同取樣點所在之徑向長度不相關聯。由圖8A至8C可知，該等不同取樣點於進行一週期相對運動通過該投影結構的面積並無差異，而該等取樣點分別通過該投影結構之面積之比值約為1。實際上，由於該投影結構521係進行上述之偏心旋轉運動，於該投影結構521進行一週期的偏心旋轉運動後，該投影結構521上之任何位置(相對於該幾何中心任意徑向長度)上任兩個直徑為2.5mm的不同取樣點通過該投影結構521的面積實質相同。明顯地，利用本案圖5至圖7所示之實施例的投影結構及描述的相對運動方式在不同取樣點分別通過該投影結構之面積之比值小於利用本案圖1至圖2所示之實施例的投影結構及描述的相對運動方式在不同取樣點分別通過該投影結構之面積之比值(約為5)。亦即，該投影結構521經組態與該光源51進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域5211(亦即光斑5211)中，相對於該幾何中心50mm至240mm之徑向長度上任兩個直徑為2.5mm的不同取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之最大比值小於5。

由於在投影結構521上的光斑5211中消除散斑之效果係與投影結構521單位時間內移動通過光斑5211之面積相關聯，亦即與投影結構521在某一取樣點上的移動速度相關聯，因為在該光斑5211之區域之範圍內，該投影結構521上之任意兩個位置點之線速度均相同，故該任意兩個位置點之移動通過光斑5211之面積相同，因此前述投影結構521之運動方式可以在該光斑5211之區域之範圍內達到均勻的消除散斑之效果。

再者，由於不需以投影結構521之幾何中心作為旋轉中心，該光斑5211可被投射於環狀固持構件522的內側，亦即被投射於投影結構521之中央區域，因此，相較於旋轉中心位於投影結構之幾何中心的情況而言，欲針對相同大小的光斑進行量測，圖5至圖7之實施例可以更有效的利用投影結構521的面積，使所需的投影結構521之面積大幅減小，進而使整體光擷取構件52設置所需的空間大幅縮小。

並且，由於固持構件522係為環狀且於投影結構521之外側固持該投影結構521，該固持構件522於該投影結構521進行對運動期間不與該光源51之光線重疊，因而不會阻擋光束行進的路徑，因而亦不會阻擋光斑5211形成於該投影結構521上或影響對光斑5211的量測。

再者，在本發明之部分實施例中，固持構件522可包含一載板及至少一夾鎖構件，藉此該固持構件522可以從該投影結構521的四周對其施力以固定並支撐該投影結構，藉以減少或消除該投影結構的變形。在本發明之部分實施例中，該固持構件522可與該投影結構521固接並保持該投影結構521之形狀，且可對投影結構521施力以保持該投影結構521為實質平坦的，藉以使消除散斑之效果更佳均勻。

本案圖5至圖7所示之實施例中，在與本案圖1至圖2所示之實施例可形成相同大小之投影區域之前提下，本案圖5至圖7所示之實施例與本案圖1至圖3所示之實施例相比所需使用之投影結構可減少約63％之面積。因此，本案圖5至圖7所示之實施例可大幅減少光學量測系統整體所需之空間。換言之，若在使用相同面積的投影結構之前提下，本案圖5至圖7所示之實施例可形成較大之投影區域，使得光學量測系統可針對較大之投影區域進行量測，因此可提升光學量測系統之量測範圍及量測能力。

雖然本發明之技術內容與特徵係如上所述，然於本發明之技術領域具有通常知識者仍可在不悖離本發明之教導與揭露下進行許多變化與修改。因此，本發明之範疇並非限定於已揭露之實施例而係包含不悖離本發明之其他變化與修改，其係如下列申請專利範圍所涵蓋之範疇。

10:光學量測之系統 11:光源 12:光擷取構件 13:量測裝置 121:投影結構 122:固持構件 123:驅動裝置 124:基座 1211:投影區域/光斑 14:支撐框架 50:光學量測之系統 51:光源 52:光擷取構件 53:量測裝置 521:投影結構 522:固持構件 523:驅動裝置 524:基座 5211:投影區域/光斑 5231:主動旋轉裝置 5232:從動旋轉裝置 5233:連動結構 5231a:旋轉馬達 5231b:聯軸器 5231c:主動偏心轉軸 5231c':離心軸 5231c'':中心軸 5232c:被動偏心轉軸

圖1是根據本揭露之部分實施例的一種光學量測之系統之側視圖。

圖2是圖1中所示光擷取構件之前視圖。

圖3A是根據本揭露圖1至圖2實施例的投影結構旋轉一周時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之示意圖。

圖3B是根據本揭露圖1至圖2實施例的投影結構旋轉一周時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之數值列表。

圖3C是根據本揭露圖1至圖2實施例的投影結構旋轉一周時投影結構通過光斑上不同取樣點的面積與該等取樣點之徑向長度之關係圖。

圖4是根據本揭露之部分實施例的一種光擷取構件之示意圖。

圖5是根據本揭露之部分實施例的一種光學量測之系統之側視圖。

圖6是根據本揭露之部分實施例的驅動裝置及固持構件之結構的前視圖。

圖7是根據圖6中之驅動裝置及固持構件之結構之分解圖。

圖8A是根據本揭露圖5至圖7實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之示意圖。

圖8B是根據本揭露圖5至圖7實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積之數值列表。

圖8C是根據本揭露圖5至圖7實施例的投影結構進行一週期運動投影結構通過光斑上不同取樣點的面積與該等取樣點之徑向長度之關係圖。

50:光學量測之系統

51:光源

52:光擷取構件

53:量測裝置

521:投影結構

522:固持構件

523:驅動裝置

5231a:旋轉馬達

5231b:聯軸器

5231c:主動偏心轉軸

5232c:被動偏心轉軸

5233:連動結構

524:基座

5211:投影區域/光斑

Claims (29)

1. 一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構，該投影結構具有一幾何中心；一光源，其將光發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該投影結構經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於5，其中該兩個取樣點之徑向長度的差值大於等於190mm。
2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該不同徑向長度包括50mm至240mm之間之不同徑向長度，且其中該兩個取樣點包括直徑為2.5mm之圓形取樣點。
3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中通過該等取樣點的投影結構面積實質相同。
4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等不同取樣點於進行一週期相對運動通過該投影結構的面積係與該等不同取樣點所在之徑向長度相關聯。
5. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該投影結構位於該光源及該量測裝置之間。
6. 如申請專利範圍第5項之系統，其中該光擷取構件進一步包含一固持構件，該固持構件與該投影結構固接並使該投影結構保持實質平坦之一形狀。
7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該光擷取構件進一步包含一驅動裝置，該驅動裝置透過該固持構件驅動該投影結構，使該投影結構與該光源進行該相對運動。
8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該投影區域可覆蓋該投影結構之一中心位置。
9. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該投影結構包括一光學擴散膜。
10. 一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構；一光源，其將光線發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態以使該投影結構與該光源進行一相對運動，該相對運動使得該投影結構在不同徑向長度處的任兩個位置以實質相 同線速度運動，其中徑向長度包含該投影結構之一位置至該投影結構之一幾何中心之長度。
11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該任兩個位置進行實質相同之軌跡運動。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該軌跡運動係具一無反相轉折點軌跡。
13. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該任兩個位置以一實質相同封閉軌跡運動。
14. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該投影結構包括一光學擴散膜。
15. 如申請專利範圍第10項之系統，其中該光擷取構件進一步包含一固持構件，該固持構件於該投影結構進行該相對運動期間不與該光源之光線重疊。
16. 如申請專利範圍第15項之系統，其中該光擷取構件進一步包含一驅動裝置，該驅動裝置包含一主動旋轉裝置以及一從動旋轉裝置。
17. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該主動旋轉裝置以及該從動旋轉裝置各透過一轉軸連接該固持構件。
18. 如申請專利範圍第16項之系統，其中該驅動裝置更包含一連動結構連結該主動旋轉裝置以及該從動旋轉裝置。
19. 一種用於光學量測之方法，其包含：投射一光源至一光擷取構件上並在該光擷取構件之一投影結構上產生一投影區域；及藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於5，其中該兩個取樣點之徑向長度的差值大於等於190mm。
20. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該等不同取樣點於進行一週期相對運動通過該投影結構的面積係與該等不同取樣點所在之徑向長度相關聯。
21. 如申請專利範圍第19項之方法，其進一步包含使該光擷取構件上在不同徑向長度處的任兩個位置以實質相同線速度運動。
22. 如申請專利範圍第21項之方法，其進一步包含使該任兩個位置以一實質相同軌跡運動。
23. 如申請專利範圍第19項之方法，其進一步包含使該投影區域與該投影結構之一中心位置在該光源之光發射之方向上重疊。
24. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該不同徑向長度包括50mm至240mm之間之不同徑向長度，且其中該兩個取樣點包括直徑為2.5mm之圓形取樣點。
25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中通過該等取樣點的投影結構面積實質相同。
26. 一種用於光學量測之系統，其包含：一光擷取構件，具有一投影結構，該投影結構具有一幾何中心；一光源，其將光發射至該光擷取構件上並經組態在該投影結構上產生一投影區域；及一量測裝置，其藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該投影結構經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於1.05。
27. 如申請專利範圍第26項之系統，其中通過該等取樣點的投影結構面積實質相同。
28. 一種用於光學量測之方法，其包含：投射一光源至一光擷取構件上並在該光擷取構件之一投影結構上產生一投影區域；及藉由該投影區域量測該光源之一光學特性；其中該光擷取構件經組態與該光源進行一週期性相對運動，該相對運動使得該投影區域中，相對於該幾何中心不同徑向長度上相同直徑的任兩個取樣點於進行一週期的相對運動後，通過該等取樣點的投影結構面積之比值小於1.05。
29. 如申請專利範圍第28項之方法，其中通過該等取樣點的投影結構面積實質相同。

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