TWI822133B - 光學量測設備 - Google Patents

Abstract

一種用來量測繞射光學元件的光學量測設備，包含提供繞射光學元件放置的量測載台；設置於量測載台下方的準直光源裝置，用於朝向置放於量測載台上的繞射光學元件發出準直光線；多個光能量測元件以及用來移動光能量測元件的移載裝置。此光學量測設備透過移動多個光能量測元件同時進行量測，以提升量測效率。

Description

光學量測設備

本發明是有關於一種光學量測設備，特別是指一種量測繞射光學元件的光學量測設備。

目前有的行動裝置，例如智慧手機，已裝設繞射光學元件（Diffractive Optical Elements；DOE）。舉例而言，一般具有臉部辨識功能的智慧手機通常會使用繞射光學元件，以在使用者的臉上投影出具有多個光點的繞射圖案，從而進行臉部辨識。一般而言，在繞射光學元件剛完成之後，會對繞射光學元件進行光學檢測，以對繞射光學元件所產生的每一個光點進行量測。然而，繞射光學元件所產生的光點的數量相當多，造成必須耗費大量的時間才能完成量測。

因此，本發明至少一實施例在於提供一種光學量測設備，以縮短繞射光學元件的量測時間。

本發明至少一實施例所提供的光學量測設備，用於量測繞射光學元件。此光學量測設備包含量測載台、準直光源裝置、多個光能量測元件以及移載裝置。其中量測載台用於供繞射光學元件放置，準直光源裝置設置於量測載台的下方，並用於朝向置放於量測載台上的繞射光學元件發出一準直光線。其中移載裝置 設置於量測載台上方，並連接光能量測元件，此移載裝置用於移動光能量測元件，以使光能量測元件相對於量測載台移動，且使其中的兩個光能量測元件適於相對移動。

本發明的至少一實施例中，移載裝置包括主雙軸滑台模組以及多個輔助雙軸滑台模組。輔助雙軸滑台模組連接主雙軸滑台模組，其中各個輔助雙軸滑台模組適於與主雙軸滑台模組相對移動，且主雙軸滑台模組與各個輔助雙軸滑台模組皆連接光能量測元件。

本發明的至少一實施例中，主雙軸滑台模組包括第一主滑台、第二主滑台以及移動架。其中第一主滑台，沿著第一方向延伸。其中第二主滑台，沿著第二方向延伸，並可移動地連接第一主滑台，以使第二主滑台沿著平行第一方向的方向而相對第一主滑台移動。其中移動架可移動地連接第二主滑台，以使移動架沿著平行第二方向的方向而相對第二主滑台移動。其中移動架連接其中一個光能量測元件與各個輔助雙軸滑台模組。

本發明的至少一實施例中，主雙軸滑台模組更包括導引滑軌，導引滑軌沿著第一方向延伸，連接第二主滑台，且其中第二主滑台位於導引滑軌與第一主滑台之間。

本發明的至少一實施例中，輔助雙軸滑台模組包括第一副滑台、第二副滑台以及移動件。其中第一副滑台沿著第一方向延伸。第二副滑台沿著第二方向延伸，並連接移動架。其中第一副滑台可移動地連接第二副滑台，以使第一副滑台沿著平行第二方向的方向而相對第二副滑台移動。移動件可移動地連接第一副滑台，以使移動件沿著平行第一方向的方向而相對第一副滑台移動。其中移動件與移動架分別連接兩個光能量測元件。

本發明的至少一實施例中，移動架包含架體以及升降裝置。其中架體連接第二副滑台，且其中升降裝置設置於架體上，並連接一個光能量測元件。其中升降裝置用於移動此光能量測元件，以使光能量測元件沿著平行第三方向的方向而相對於量測載台移動。其中第一方向與第二方向皆垂直於第三方向。

本發明的至少一實施例中，升降裝置位於多個第二副滑台之間，且升降裝置與各個第二副滑台之間的距離相等。

本發明的至少一實施例中，連接輔助雙軸滑台模組的多個光能量測元件相對於量測載台的高度相等。

本發明的至少一實施例中，其中兩個光能量測元件相對於量測載台的高度彼此不同。

本發明的至少一實施例中，量測載台包含承載座以及載台移動裝置。承載座設置於該準直光源裝置上方，並用於供繞射光學元件放置。載台移動裝置可移動地連接承載座。

本發明的至少一實施例中，光能量測元件分別沿著多條移動軌跡而移動，移動軌跡彼此不重疊且不交錯。

基於上述，本發明的至少一實施例可使用多個光能量測元件而同時量測多個光點，藉此縮短量測完所有光點所需的時間，進而將量測效率提升數倍。

本發明將以下列實施例進行詳細說明。須注意的是， 以下本發明實施例的敘述在此僅用於舉例說明， 並非旨在詳盡無遺地揭示所有實施態樣或是限制本發明的具體實施態樣。此外，圖式及說明書中所採用的相同元件符號會盡可能表示相同或相似的元件。

另外，以下實施例的說明與解釋不受限於圖式中的元件所呈現的尺寸與形狀，而應涵蓋如實際製程及/或公差所導致的尺寸、形狀以及兩者的偏差。例如，圖式所示的平坦表面可以具有粗糙及/或非線性的特徵，而圖式所示的銳角可以是圓的。所以，本案圖式所呈示的元件主要是用於示意，並非旨在精準地描繪出元件的實際形狀，也非用於限制本案的申請專利範圍。

圖1繪示依照本發明至少一實施例之光學量測設備100的立體外觀圖。如圖1所示，光學量測設備100包含載座101、準直光源裝置102、多個光能量測元件104a、104b與104c、量測載台200以及移載裝置300。準直光源裝置102設置於載座101上，並且位於量測載台200下方。準直光源裝置102可朝向量測載台200發出準直光線，而光能量測元件104a、104b與104c可以皆為積分球，並能量測光通量與光強度，其中光能量測元件104a、104b與104c可以是相同規格的積分球，且光能量測元件104a、104b與104c三者體積可實質上相等。

圖2繪示圖1中的光學量測設備100的局部立體外觀圖。請參閱圖1與圖2所示，量測載台200包含承載座210及載台移動裝置220。承載座210設置於準直光源裝置102上方，並用來放置待測的光學元件。光學元件可包含至少一個繞射光學元件，並且可為具有上述繞射光學元件的晶圓（wafer），因此光學元件的形狀可以是圓形。

承載座210可以是中空的環形，即承載座210可具有圓形開口，如圖2所示，其中準直光源裝置102可朝向此圓形開口發出準直光線。當光學元件放置於承載座210上時，光學元件能遮蓋此圓形開口，以使準直光源裝置102能朝向置放於量測載台200上的繞射光學元件發出準直光線，從而讓位於準直光線傳遞路徑上的繞射光學元件能產生具有多個光點的繞射圖案。

載台移動裝置220可移動地連接承載座210，以使載台移動裝置220能移動置放於承載座210上的待測光學元件。具體而言，載台移動裝置220可包含第一移動滑台222與第二移動滑台224，其中第一移動滑台222設置於載座101上方。第一移動滑台222沿著第一方向x延伸，且第二移動滑台224沿著第二方向y延伸。

第二移動滑台224可移動地連接第一移動滑台222，以使第二移動滑台224可以在第一移動滑台222上沿著平行第一方向x的方向移動。也就是說，第二移動滑台224可沿著第一方向x或第一方向x的相反方向而移動。承載座210可移動地連接第二移動滑台224，以使承載座210可以在第二移動滑台224上，沿著平行第二方向y的方向移動，即承載座210可沿著第二方向y或第二方向y的相反方向而移動。如此，利用第一移動滑台222與第二移動滑台224，載台移動裝置220能沿著第一方向x與第二方向y而移動位於承載座210上的待側光學元件。

圖3繪示圖1中之光學量測設備100的局部立體外觀圖。如圖3所示，移載裝置300設置於量測載台200上方，並連接這些光能量測元件104a、104b、104c。移載裝置300能移動這些光能量測元件104a、104b與104c，以使這些光能量測元件104a、104b與104c能相對於量測載台200移動，且這些光能量測元件104a、104b與104c的其中兩者可以相對移動。

移載裝置300包含主雙軸滑台模組320以及多個輔助雙軸滑台模組340，其中這些輔助雙軸滑台模組340連接主雙軸滑台模組320。在本實施例中，主雙軸滑台模組320包含第一主滑台322、第二主滑台324以及移動架330，其中第一主滑台322可沿著第一方向x延伸，且第二主滑台324可沿著第二方向y延伸。

第二主滑台324可移動地連接於第一主滑台322上，從而使得第二主滑台324可以沿著平行第一方向x的方向，相對於第一主滑台322移動。同樣地，移動架330可移動地連接於第二主滑台324上，從而使得移動架330可以沿著平行第二方向y的方向，相對於第二主滑台324移動。移動架330連接光能量測元件104c與這些輔助雙軸滑台模組340。當移動架330相對於第二主滑台324移動時，光能量測元件104c與這些輔助雙軸滑台模組340會隨著移動架330移動而相對於第二主滑台324移動。

參考圖3所示，主雙軸滑台模組320可以更包含導引滑軌326，其中第二主滑台324位於導引滑軌326與第一主滑台322之間。導引滑軌326與第二主滑台324連接，並沿著第一方向x延伸，所以導引滑軌326與第一主滑台322實質上是沿著同一方向延伸，並且彼此並列，其中第二主滑台324位於導引滑軌326與第一主滑台322之間。當第二主滑台324沿著平行第一方向x的方向而相對於第一主滑台322移動時，第二主滑台324也會相對於導引滑軌326移動。亦即，導引滑軌326可帶動第二主滑台324沿著平行第一方向x的方向，相對於第一主滑台322移動。

圖4繪示圖3中之移載裝置300的局部立體外觀圖，其中圖4是省略圖3中的主雙軸滑台模組320而繪製。請一併參閱圖3與圖4，這些輔助雙軸滑台模組340設置於主雙軸滑台模組320的移動架330上。

每一個輔助雙軸滑台模組340包含第一副滑台342、第二副滑台344以及移動件346，其中第一副滑台342沿著第一方向x延伸，且第二副滑台344沿著第二方向y延伸。第二副滑台344與移動架330連接，且第一副滑台342可移動地連接於第二副滑台344上，從而使得第一副滑台342可以沿著平行第二方向y的方向，相對於第二副滑台344移動。同樣地，移動件346可移動地連接於第一副滑台342上，從而使得移動件346可以沿著平行第一方向x的方向，相對於第一副滑台342移動。

圖5繪示圖3中之移載裝置300的側視圖。請參閱圖5，移動架330包含架體332以及升降裝置334，其中每一個第二副滑台344連接於架體332上，而架體332的整體形狀大致上呈T形。在如圖5所示的實施例中，移載裝置300所包括的第二副滑台344之數量為兩個，其中升降裝置334位於這兩個第二副滑台344之間，且升降裝置334與每一個第二副滑台344的距離相等。換句話說，升降裝置334可設置於架體332的中間部位，而第二副滑台344分別位於升降裝置334的相對兩側。

特別一提的是，在其他實施例中，移載裝置300可以包括多於兩個（例如四個）的第二副滑台344，其中以升降裝置334為中點，在中點兩側的架體332上，對稱設置第二副滑台344，以使這些第二副滑台344到升降裝置334之間的距離可以實質上彼此相等。

設置於架體332的升降裝置334連接其中一個光能量測元件，即光能量測元件104c。升降裝置334可沿著第三方向z的平行方向，移動光能量測元件104c，從而使光能量測元件104c在第三方向上，相對量測載台200移動。例如，光能量測元件104c能沿著第三方向z或第三方向z的相反方向而移動。其中第一方向以x以及第二方向y皆垂直第三方向z。

在如圖5所示的實施例中，每一個移動件346連接這些光能量測元件104a與104b的其中一個。請參考圖1與圖5，在本實施例中，與移動件346連接的光能量測元件104a與104b兩者相對於量測載台200的高度相等。亦即，與移動件346連接的這些光能量測元件104a與104b位於同一水平面上。另一方面，連接於升降裝置334的光能量測元件104c可以在第三方向z上，相對量測載台200移動，故連接於升降裝置334的光能量測元件104c相對於量測載台200的高度可不同於其他光能量測元件104a與104b相對於量測載台200的高度。

請參閱圖5，其中D1表示光能量測元件104c相對於量測載台200的高度與光能量測元件104a或104b相對於量測載台200的高度之間的高度差，其中高度差D1相當於光能量測元件104c的中心與光能量測元件104a或（104b）之間的垂直距離。

由於升降裝置334可沿著第三方向z的平行方向移動光能量測元件104c，所以高度差D1可以因光能量測元件104c在第三方向z上的移動而改變，以使高度差D1例如可小於或等於100毫米（mm）。此外，利用升降裝置334對光能量測元件104c的移動，高度差D1也可大於這些光能量測元件104a與104b每一者的長度，以使光能量測元件104c可以位於這些光能量測元件104a與104b的上方。如此，沿著平行第一方向x與第二方向y之平面移動的光能量測元件104a與104b不會碰到光能量測元件104c，以避免移動中的光能量測元件104a或104b會與光能量測元件104c機械干涉。

圖6繪示圖1中之光學量測設備100的量測行程示意圖。如圖6所示，光學量測設備100的量測行程600包含主行程組610以及輔助行程組620。須說明的是，量測行程600代表這些光能量測元件104a、104b與104c以及移動架330可以移動的方向，其中量測行程600中的多個箭號平行於第一方向x與第二方向y。

主行程組610可以包括第一主行程612以及第二主行程614。光能量測元件104c與移動架330藉由第一主滑台322沿著第一主行程612進行量測，並且藉由第二主滑台324沿著第二主行程614進行量測。須特別注意，第一主行程612與第二主行程614互相不連動，即第一主行程612與第二主行程614彼此獨立而不互相影響或干擾。

輔助行程組620包括第一輔助行程622、第二輔助行程624、第三輔助行程626以及第四輔助行程628。光能量測元件104a藉由其中一個輔助雙軸滑台模組340的第一副滑台342與第二副滑台344而分別沿著第一輔助行程622與第二輔助行程624進行量測，其中第一輔助行程622與第二輔助行程624互相不連動，即兩者彼此獨立而不互相影響或干擾。

同理，光能量測元件104b藉由另一個輔助雙軸滑台模組340的第一副滑台342與第二副滑台344而分別沿著第三輔助行程626與第四輔助行程628進行量測，其中第三輔助行程626與第四輔助行程628互相不連動，且彼此獨立而不互相影響或干擾。此外，主行程組610與輔助行程組620彼此獨立而不互相影響或干擾，因此這些光能量測元件104a、104b與104c每一者可以獨立移動。也就是說，光能量測元件104a、104b與104c其中兩者可以相對移動。

值得一提的是，在其他實施例中，輔助行程組620可以包含n個（例如8個）輔助行程，其中多個光能量測元件由多個第一副滑台342以及多個第二副滑台344，沿著各個輔助行程進行量測，其中相交的兩個輔助行程之間彼此獨立而不互相影響或干擾。

圖7繪示圖1中之光學量測設備100的量測軌跡示意圖。請參考圖6及圖7，當準直光源裝置102朝向置放於量測載台200上的繞射光學元件發出準直光線時（請參考圖1），繞射光學元件能產生多個光點701。此時，光能量測元件104c能沿著第一主行程612以及第二主行程614移動，以使光能量測元件104c能沿著第一移動軌跡710量測多個光點701，其中第一移動軌跡710經過這些光點701，如圖7所示。

同理，光能量測元件104a能沿著第一輔助行程622與第二輔助行程624移動，以使光能量測元件104a能沿著第二移動軌跡720量測多個光點701。光能量測元件104b能沿著第三輔助行程626與第四輔助行程628移動而得以沿著第三移動軌跡730量測剩下的光點701。

如此，光能量測元件104a、104b與104c能分別沿著三條軌跡：第一移動軌跡710、第二移動軌跡720與第三移動軌跡730，同時量測繞射光學元件所產生的多個光點701。一般而言，繞射光學元件能產生具有多個光點的繞射圖案，而本實施例的光學量測設備100可藉由獨立移動這些光能量測元件104a、104b與104c，將涵蓋所有需要量測的光點701的範圍分為三個區塊，並在同一時間內分別由光能量測元件104a、104b與104c同時進行量測，藉此縮短量測完所有光點701所需的時間，進而將量測效率提升至約2至3倍。

從圖7來看，第一移動軌跡710、第二移動軌跡720以及第三移動軌跡730可分布於三個彼此不重疊的量測區域（未標示），因此第一移動軌跡710、第二移動軌跡720及第三移動軌跡730彼此不交錯也不重疊。此外，在其他實施例中，上述移動軌跡（例如第一移動軌跡710、第二移動軌跡720與第三移動軌跡730）的數量可以等於光能量測元件（例如光能量測元件104a、104b與104c）的數量。

值得一提的是，兩個不同移動軌跡的相鄰兩光點701的最接近間距d1有時會小於各個光能量測元件104a、104b或104c的寬度。以圖7為例，光能量測元件104a、104b或104c的寬度可約為100毫米。當第一移動軌跡710與第二移動軌跡720兩者相鄰的光點701的間距d1小於100毫米時，同在一水平面上的光能量測元件104a與104c會彼此干涉而無法順利量測光點701。

然而，由於升降裝置334能沿著平行第三方向z的方向而移動光能量測元件104c，因此光能量測元件104c可以位於這些光能量測元件104a與104b的上方。如此，沿著平行第一方向x與第二方向y之平面移動的光能量測元件104a與104b不會碰到光能量測元件104c，以避免移動中的光能量測元件104a或104b會與光能量測元件104c機械干涉，從而量測到最接近間距d1不到100毫米的相鄰兩光點701。

雖然本發明之實施例已揭露如上，然其並非用以限定本發明之實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之實施例的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明之實施例的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:光學量測設備 101:載座 102:準直光源裝置 104a、104b、104c:光能量測元件 200:量測載台 210:承載座 220:載台移動裝置 222:第一移動滑台 224:第二移動滑台 300:移載裝置 320:主雙軸滑台模組 322:第一主滑台 324:第二主滑台 326:導引滑軌 330:移動架 332:架體 334:升降裝置 340:輔助雙軸滑台模組 342:第一副滑台 344:第二副滑台 346:移動件 600:量測行程 610:主行程組 612、614:第一主行程、第二主行程 620:輔助行程組 622、624、626、628:第一輔助行程、第二輔助行程、第三輔助行程、第四輔助行程 701:光點 710、720、730:第一移動軌跡、第二移動軌跡、第三移動軌跡 D1:高度差 d1:最接近間距

為了更完整說明本發明的實施例及其優點，可參照所附圖式做下列之描述，其中： 圖1繪示依照本發明至少一實施例之光學量測設備的立體外觀圖。 圖2繪示圖1中之光學量測設備的局部立體外觀圖。 圖3繪示圖1中之光學量測設備的局部立體外觀圖。 圖4繪示圖3中之移載裝置的局部立體外觀圖。 圖5繪示圖3中之移載裝置的側視圖。 圖6繪示圖1中之光學量測設備的量測行程示意圖。 圖7繪示圖1中之光學量測設備的量測軌跡示意圖。

100:光學量測設備

101:載座

102:準直光源裝置

104a、104b、104c:光能量測元件

200:量測載台

300:移載裝置

Claims (10)

1. 一光學量測設備，用於量測至少一繞射光學元件，並包含：一量測載台，用於供該至少一繞射光學元件放置；一準直光源裝置，設置於該量測載台的下方，並用於朝向置放於該量測載台上的該至少一繞射光學元件發出一準直光線；多個光能量測元件；以及一移載裝置，設置於該量測載台上方，並連接該些光能量測元件，其中該移載裝置用於移動該些光能量測元件，以使該些光能量測元件相對於該量測載台移動，且其中兩個該光能量測元件適於相對移動；其中該移載裝置包括：一主雙軸滑台模組；以及多個輔助雙軸滑台模組，連接該主雙軸滑台模組，其中各該輔助雙軸滑台模組適於與該主雙軸滑台模組相對移動，而該主雙軸滑台模組與該些輔助雙軸滑台模組連接該些光能量測元件。
2. 如請求項1所述之光學量測設備，其中該主雙軸滑台模組包括：一第一主滑台，沿著一第一方向延伸；一第二主滑台，沿著一第二方向延伸，並可移動地連接該第一主滑台，以使該第二主滑台沿著平行該第一方向的 方向而相對該第一主滑台移動；以及一移動架，可移動地連接該第二主滑台，以使該移動架沿著平行該第二方向的方向而相對該第二主滑台移動，其中該移動架連接其中之一該光能量測元件與該些輔助雙軸滑台模組。
3. 如請求項2所述之光學量測設備，其中該主雙軸滑台模組更包括：一導引滑軌，沿著該第一方向延伸，並連接該第二主滑台，其中該第二主滑台位於該導引滑軌與該第一主滑台之間。
4. 如請求項2所述之光學量測設備，其中各該輔助雙軸滑台模組包括：一第一副滑台，沿著該第一方向延伸；一第二副滑台，沿著該第二方向延伸，並連接該移動架，其中該第一副滑台可移動地連接該第二副滑台，以使該第一副滑台沿著平行該第二方向的方向而相對該第二副滑台移動；以及一移動件，可移動地連接該第一副滑台，以使該移動件沿著該平行第一方向的方向而相對該第一副滑台移動，其中該移動件與該移動架分別連接其中兩個該光能量測元件。
5. 如請求項4所述之光學量測設備，其中該移動架包含：一架體，連接該些第二副滑台；以及一升降裝置，設置於該架體，並連接其中一該光能量測元件，其中該升降裝置用於移動該光能量測元件，以使該光能量測元件沿著平行一第三方向的方向而相對該量測載台移動，其中該第一方向與該第二方向皆垂直於該第三方向。
6. 如請求項4所述之光學量測設備，其中該升降裝置位於該些第二副滑台之間，且該升降裝置與各該第二副滑台之間的距離相等。
7. 如請求項1所述之光學量測設備，其中連接該些輔助雙軸滑台模組的該些光能量測元件相對於該量測載台的高度相等。
8. 如請求項1所述之光學量測設備，其中兩該光能量測元件相對於該量測載台的高度彼此不同。
9. 如請求項1所述之光學量測設備，其中該量測載台包含：一承載座，設置於該準直光源裝置上方，並用於供該至少一繞射光學元件放置；以及 一載台移動裝置，可移動地連接該承載座。
10. 如請求項1所述之光學量測設備，其中該些光能量測元件分別沿著多條移動軌跡而移動，而該些移動軌跡彼此不重疊且不交錯。