專利名稱：光學(xué)設(shè)備及光學(xué)定址方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)設(shè)備，且特別涉及一種具有定址功能的光學(xué)設(shè)備。
背景技術(shù)：
利用光學(xué)方式檢測檢體時(shí)，由于檢測的檢體的受測點(diǎn)并非單一位置，而常常是多個(gè)非固定的位置。然而，受限于受測的檢體上無任何規(guī)律特征點(diǎn)可供參考，通常只能采取開路測試(open-loop)的方式取像或信號檢測，或者是利用光學(xué)掃描裝置，例如是激光掃描振鏡(Galvo mirror)上所配置的檢流計(jì)(galvanometer)、光學(xué)編碼器或磁性編碼器,輸出光學(xué)掃描裝置目前的掃描位置信息，再利用復(fù)雜且非線性的座標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系式推算出實(shí)際的受測點(diǎn)位置。由于受測點(diǎn)距離上述的位置信息輸出點(diǎn)的距離遠(yuǎn)大于受測檢體的維度，使得量測的誤差在作非線性座標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)被放大，造成受測點(diǎn)推算位置與實(shí)際位置間的定位精度差。此外，對于需要長時(shí)間持續(xù)間隔觀察的檢體試片，一旦檢體試片從原來的檢測設(shè)備移開之后，再次移入觀察時(shí)會有影像錯(cuò)位的情況發(fā)生，不利于檢體進(jìn)行時(shí)間變化的前后比對。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)備，具有檢體檢測裝置及位置檢測裝置，可以同時(shí)取得檢體信息及對應(yīng)于檢體信息的位置信息，據(jù)以獲得檢體的定址信息。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出一種光學(xué)設(shè)備，用于定址待測的檢體。光學(xué)設(shè)備包括光學(xué)裝置、控制器及處理模塊，光學(xué)設(shè)備包括光源、檢體檢測裝置及位置檢測裝置。檢體檢測裝置包括第一物鏡及第一感測器，光源的光束利用第一物鏡聚焦于檢體區(qū)的檢體。位置檢測裝置包括第二物鏡及第二感測器，光源的光束利用第二物鏡聚焦于編碼區(qū)?？刂破骺刂乒庠吹墓馐劢褂跈z體區(qū)的多個(gè)檢測位置以產(chǎn)生多個(gè)第一光信號輸出至第一感測器，同時(shí)控制光源的光束聚焦于編碼區(qū)的多個(gè)編碼位置以產(chǎn)生多個(gè)第二光信號輸出至第二感測器，每一檢測位置與對應(yīng)的編碼位置之間的相對位置相同。處理模塊根據(jù)第一及第二光信號以得到檢體的定址信息。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提出一種光學(xué)定址方法，方法包括以下步驟。提供一光學(xué)設(shè)備，包括光學(xué)裝置、控制器及處理模塊。光學(xué)裝置包括光源、檢體檢測裝置及位置檢測裝置。檢體檢測裝置包括第一物鏡及第一感測器。位置檢測裝置包括第二物鏡及第二感測器。提供一待測物，包括一檢體區(qū)及一編碼區(qū)。檢體區(qū)具有多個(gè)檢測位置且編碼區(qū)具有多個(gè)編碼位置，檢體區(qū)上具有一檢體。利用第一物鏡聚焦光源的光束于檢體上，且同時(shí)利用第二物鏡聚焦光源的光束于編碼區(qū)上?？刂破骺刂乒庠吹墓馐劢褂诙鄠€(gè)檢測位置后產(chǎn)生多個(gè)第一光信號以輸出至第一感測器，且控制光源的光束聚焦于編碼位置后產(chǎn)生多個(gè)第二光信號以輸出至第二感測器。每一檢測位置與對應(yīng)的編碼位置之間的相對位置相同。處理模塊根據(jù)第一光信號及第二光信號計(jì)算檢體的定址信息。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1 圖2繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的示意圖；圖3 圖8繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)裝置與檢測的待測物的示意圖；圖9A 圖9D繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的待測物的示意圖；圖10繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的待測物的俯視圖；圖11繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的第二光束聚焦于待測物的不同位置時(shí)的示意圖；圖12繪示第二光束聚焦于如圖10的區(qū)間B2跨越不同軌道時(shí)所對應(yīng)的第二光信號強(qiáng)度的示意圖；圖13 圖14繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的掃描路徑的示意圖；圖15繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)定址方法的流程圖。其中，附圖標(biāo)記1、2:光學(xué)設(shè)備10、20、30、40、50、60、70、80 :光學(xué)裝置12、12-1、12-2、22、32、42、52、62、72、82、92-1、92-2、92-3、92-4 :待測物12A、22A、32A、42A、52A、62A、72A、82A、920A、922A、924A、926A :檢體區(qū)12B、22B、32B、42B、52B、62B、72B、82B、920B、922B、924B、926B :編碼區(qū)102、142、202、242、302、342、402、442、502、542、602、742、842 :光源104、144、204、244、304、344、404、444、504、544、604、644、704、744、804、844 感測器106、146、206、246、306、346、406、446、506、546、606、646、706、746、806、846 分光
元件110、140、210、240、310、340、410、440、510、540、610、640、710、740、810、840 :物鏡108、208 :致動器121 :軌123 :溝160,260 :控制器180>280 :處理模塊182、282 :處理單元184、284 :運(yùn)算器186,286 :儲存單元643、843 :四分之一波板B1、B2:區(qū)間C1、C2、C3 :編碼位置L1、L2:光束m :微結(jié)構(gòu)P1、P2:檢體位置S1、S2:光信號
S :檢體S400 S470 :步驟Xl X4 :位置X、Y、Z:方向
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述圖1 圖2繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的示意圖。請先參考圖1，光學(xué)設(shè)備I包括光學(xué)裝置10、控制器160及處理模塊180。控制器160例如包括致動器108的電路。光學(xué)裝置10包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源102、第一感測器104、第一分光元件106及第一物鏡110。位置檢測裝置包括第二光源142、第二感測器144、第二分光元件146及第二物鏡140。光學(xué)設(shè)備I可以用于檢測待測物12，待測物12包括檢體區(qū)12Α及編碼區(qū)12Β。于一實(shí)施例中，檢體區(qū)12Α上具有檢體S，且檢體區(qū)12Α具有多個(gè)檢測位置(未繪示)，編碼區(qū)12Β具有多個(gè)編碼位置(未繪示)。第一光源102利用第一物鏡110聚焦于檢體S上，且第二光源142利用第二物鏡140聚焦于編碼區(qū)12Β上，第一光源102及第二光源142是同時(shí)聚焦。第一分光元件106例如是雙色分光鏡(Dichroic Mirror)。如圖1所示,可以應(yīng)用第一分光兀件106將第一光源102反射至第一物鏡110后聚焦于檢體區(qū)12A,且應(yīng)用第二分光元件146將第二光源142反射至第二物鏡140后聚焦于編碼區(qū)12B。于一實(shí)施例中，第一光源102提供具有第一波長的光束，第二光源142提供具有第二波長的光束，第一波長 及第二波長可以相同或不同，并不作限制。當(dāng)?shù)谝徊ㄩL與第二波長相同時(shí)，第一光源102及第二光源142可以整合為單一光源，以節(jié)省空間及成本。當(dāng)?shù)谝徊ㄩL與第二波長不相同時(shí)，可以分別依據(jù)檢體區(qū)12A及編碼區(qū)12B的特性，提供適當(dāng)波長的光源。舉例來說，當(dāng)檢體為螢光標(biāo)記的生物樣品時(shí)，第一光源102的第一波長需為可以激發(fā)此種螢光標(biāo)記的特定波長。然而，第一光源102的第一波長不一定適合檢測編碼區(qū)12B。因此，第一光源102及第二光源142為獨(dú)立的光源可以提高檢測及定址的適用范圍。于此實(shí)施例中，編碼位置包括不同反射率或不同光學(xué)極化方向的位置編碼信息。如圖1所示，控制器160控制第一光源102的第一光束LI聚焦于多個(gè)檢測位置后分別對應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)第一光信號SI,此些第一光信號SI可以利用第一分光元件106并傳遞至第一感測器104。并且，控制器160可以控制第二光源142的第二光束L2聚焦于多個(gè)編碼位置后分別對應(yīng)產(chǎn)生多個(gè)第二光信號S2，此些第二光信號S2可以利用第二分光元件146并傳遞至第二感測器144。于此實(shí)施例中，致動器108設(shè)置于第一物鏡110及第二物鏡140上，用以接收控制器160命令控制第一物鏡110及第二物鏡140的移動，第一物鏡110及第二物鏡140兩者的相對位置是固定地，因此，可以使得第一物鏡110及第二物鏡140與待測物12之間產(chǎn)生位移，據(jù)以得到多個(gè)檢體信息及編碼信息。值得注意的是，第一光束LI聚焦的每一個(gè)檢測位置與對應(yīng)的第二光束L2聚焦的編碼位置之間，具有一個(gè)固定的相對位置，控制器160控制第一物鏡110及第二物鏡140的聚焦位置同時(shí)移動時(shí)，此固定的相對位置不會改變。處理模塊180可接著根據(jù)此些第一光信號SI及此些第二光信號S2計(jì)算檢體的定址信息。
如圖1所示，處理模塊180可以包括處理單元182、運(yùn)算器184及儲存單元186。處理單元182耦接至第一感測器104及第二感測器144，處理單元182例如是微處理器(Microprocessor)或處理器(Processor)。運(yùn)算器184例如計(jì)算機(jī)或中央處理器(CPU)。儲存單元186例如是記憶體(Memory)、磁帶、磁碟或光碟,儲存單元186是選擇性地設(shè)置并耦接于運(yùn)算器184。于此實(shí)施例中，運(yùn)算器184命令控制器160調(diào)整第一物鏡110及第二物鏡140的聚焦位置。進(jìn)一步來說，控制器160控制第一光源102的第一光束LI掃描路徑經(jīng)過檢測位置，使得入射的第一光束LI由此些檢測位置反射為此些第一光信號SI。同時(shí)，控制器160控制第二光源142的第二光束L2掃描路徑同時(shí)經(jīng)過編碼位置，使得入射的第二光束L2由此些編碼位置反射為此些第二光信號S2。接著，處理單元182接收此些第一光信號SI及此些第二光信號S2，由于每一個(gè)檢體位置及與此檢體位置對應(yīng)的編碼位置之間的相對位置系固定，因此，可根據(jù)接收的第一光信號SI產(chǎn)生一檢體信息，且根據(jù)接收的第二光信號S2產(chǎn)生對應(yīng)此檢體信息的一位置信息。然后，運(yùn)算器依據(jù)此位置信息計(jì)算檢體的定址信息。儲存單元186可以接收并儲存此定址信息。請參考圖2，光學(xué)設(shè)備2包括光學(xué)裝置20、控制器260及處理模塊280?？刂破?60例如包括致動器208的電路。光學(xué)裝置20包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源202、第一感測器204、第一分光兀件206及第一物鏡210。位置檢測裝置包括第二光源242、第二感測器244、第二分光元件246及第二物鏡240。光學(xué)設(shè)備2可以用于檢測待測物22，待測物22包括檢體區(qū)22A及編碼區(qū)22B。處理模塊280可以包括處理單元282、運(yùn)算器284及儲存單元286。處理單元282耦接至第一感測器204及第二感測器244。光學(xué)設(shè)備2包括的元件與檢測待測物22的方法與光學(xué)設(shè)備I很接近，差異在于控制器260是用以控制整個(gè)光學(xué)裝置20的移動，使得光學(xué)裝置20與待測物22之間產(chǎn)生位移，據(jù)以得到多個(gè)檢體信息及編碼信息?？刂破?60控制致動器208移動整個(gè)光學(xué)裝置20以對檢體進(jìn)行掃描。處理模塊280可接著根據(jù)此些第一光信號SI及此些第二光信號S2計(jì)算檢體的定址信息。圖3 圖8繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)裝置與檢測的待測物的示意圖。請先參考圖3，光學(xué)裝置30包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源302、第一感測器304、第一分光兀件306及第一物鏡310。位置檢測裝置包括第二光源342、第二感測器344、第二分光元件346及第二物鏡340。光學(xué)裝置30可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I 2中。應(yīng)用光學(xué)裝置30的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物32，待測物32包括檢體區(qū)32A及編碼區(qū)32B。光學(xué)裝置30包括的元件與檢測待測物32的方法與光學(xué)裝置10及20很接近，差異在于光學(xué)裝置30的第一光源302及第一感測器304設(shè)置的位置為互相交換，且第二光源342及第二感測器344設(shè)置的位置為互相交換。因此，第一光信號SI及第二光信號S2的傳遞路徑與圖1的光學(xué)裝置10及圖2的光學(xué)裝置20不同。請參考圖4，光學(xué)裝置40包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源402、第一感測器404、第一分光元件406及第一物鏡410。位置檢測裝置包括第二光源442、第二感測器444、第二分光元件446及第二物鏡440。光學(xué)裝置40可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I 2中。
應(yīng)用光學(xué)裝置40的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物42，待測物42包括檢體區(qū)42A及編碼區(qū)42B。光學(xué)裝置40包括的元件與檢測待測物42的方法與光學(xué)裝置30很接近，差異在于光學(xué)裝置40的第一光源402及第一感測器404設(shè)置的位置為互相交換。因此，第一光信號SI的傳遞路徑與圖3的光學(xué)裝置30不同。請參考圖5，光學(xué)裝置50包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源502、第一感測器504、第一分光元件506及第一物鏡510。位置檢測裝置包括第二光源542、第二感測器544、第二分光兀件546及第二物鏡540。光學(xué)裝置50可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I 2中。應(yīng)用光學(xué)裝置50的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物52，待測物52包括檢體區(qū)52A及編碼區(qū)52B。光學(xué)裝置50包括的元件與檢測待測物52的方法與光學(xué)裝置30很接近，差異在于光學(xué)裝置50的第二光源542及第二感測器544設(shè)置的位置為互相交換。因此，第二光信號S2的傳遞路徑與圖3的光學(xué)裝置30不同。請參考圖6，光學(xué)裝置60包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一光源602、第一感測器604、第一分光元件606及第一物鏡610。位置檢測裝置包括第二感測器644、第二分光元件646及第二物鏡640。光學(xué)裝置60可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I 2中。應(yīng)用光學(xué)裝置60的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物62，待測物62包括檢體區(qū)62A及編碼區(qū)62B。光學(xué)裝置60包括的元件與檢測待測物62的方法與光學(xué)裝置10及20很接近，差異在于光學(xué)裝置60僅設(shè)置第一光源602，而省略第二光源的設(shè)置。也就是說，將圖1 圖2的光學(xué)裝置10 20中的第一光源102及202及第二光源142及242整合為單一的第一光源602,因此，以節(jié)省空間及成本。此外，于此實(shí)施例的第二分光兀件646例如是偏極化分光鏡(Polarization Beam Splitter, PBS),將四分之一波板643設(shè)置于第二分光元件646及第二物鏡640之間，可以提升回傳至第二感測器644的第二光信號S2的能量效率。請參考圖7，光學(xué)裝置70包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一感測器704、第一分光元件706及第一物鏡710。位置檢測裝置包括第二光源742、第二感測器744、第二分光元件746及第二物鏡740。光學(xué)裝置70可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I或2中。應(yīng)用光學(xué)裝置70的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物72，待測物72包括檢體區(qū)72A及編碼區(qū)72B。光學(xué)裝置70包括的元件與檢測待測物72的方法與光學(xué)裝置10和20很接近，差異在于光學(xué)裝置70僅設(shè)置第二光源742，而省略第一光源的設(shè)置。也就是說，將圖1 圖2的光學(xué)裝置10和20中的第一光源102和202及第二光源142和242整合為單一的第二光源742，因此，可以節(jié)省空間及成本。請參考圖8，光學(xué)裝置80包括檢體檢測裝置及位置檢測裝置，檢體檢測裝置包括第一感測器804、第一分光元件806及第一物鏡810。位置檢測裝置包括第二光源842、四分之一波板843、第二感測器844、第二分光元件846及第二物鏡840。光學(xué)裝置80可以替換上述的光學(xué)裝置10或光學(xué)裝置20，以應(yīng)用于光學(xué)設(shè)備I或2中。應(yīng)用光學(xué)裝置80的光學(xué)設(shè)備可以用于檢測待測物82，待測物82包括檢體區(qū)82A及編碼區(qū)82B。光學(xué)裝置80包括的元件與檢測待測物82的方法與光學(xué)裝置10 20很接近，差異在于光學(xué)裝置80僅設(shè)置第二光源842，而省略第一光源的設(shè)置，以節(jié)省空間及成本。此夕卜，于此實(shí)施例的第二分光元件846例如是偏極化分光鏡(Polarization Beam Splitter,PBS)，將四分之一波板843設(shè)置于第二分光元件846及第二物鏡840之間，可以提升回傳至第二感測器844的第二光信號S2的能量效率。圖9A 圖9D繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的待測物的示意圖，待測物92-1 92-4各具有檢體區(qū)920A 926A及編碼區(qū)920B 926B，可以應(yīng)用于本發(fā)明任一實(shí)施例的光學(xué)裝置10 80。請先參考圖9A，待測物92-1的編碼區(qū)920B的多個(gè)編碼位置Cl C2可以分別對應(yīng)至多個(gè)微結(jié)構(gòu)m，例如是具有多個(gè)特定方式排列的孔洞，此特定的排列方式是與位置編碼有關(guān)。此外，當(dāng)?shù)谝还庠吹木劢刮恢糜蓹z體位置Pl移動至檢體位置P2時(shí)，第二光源的聚焦位置是對應(yīng)地由編碼位置Cl移動至編碼位置C2，且檢體位置Pl與編碼位置Cl之間的距離dl是與檢體位置P2與編碼位置C2之間的距離d2相同。請參考圖9B，待測物92-2與待測物92_1很相似，差別在于多個(gè)編碼位置Cl C2對應(yīng)的多個(gè)微結(jié)構(gòu)m是以特定方式排列的圓孔及長洞排列。當(dāng)然，微結(jié)構(gòu)m也可以是其他形狀的孔洞或凹槽(未繪示)，并不作限制。請參考圖9C，多個(gè)編碼位置Cl C2對應(yīng)的多個(gè)微結(jié)構(gòu)m也可以是混合多個(gè)溝軌及孔洞(包含圓孔或長孔)的結(jié)構(gòu)。請參考圖9D，多個(gè)編碼位置Cl C2對應(yīng)的多個(gè)微結(jié)構(gòu)m也可以是多個(gè)溝軌，且每一個(gè)溝軌上設(shè)置有多個(gè)編碼結(jié)構(gòu)或位置編碼信息。于另一實(shí)施例中，多個(gè)編碼位置Cl C2也可以對應(yīng)至不同反射率或不同光學(xué)極化方向的多個(gè)位置編碼信息。換句話說，并不限制此些編碼位置Cl C2對應(yīng)于圖9A 圖9D的微結(jié)構(gòu)，只要光束照射到此些編碼位置Cl C2可以產(chǎn)生不同光強(qiáng)度的信號即可。換句話說，只要光束聚焦于不同編碼位置后，反射為多個(gè)光信號，且此些光信號的能量不同即可，并不限制編碼位置的形式。圖10繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的待測物的俯視圖。以下以圖1的光學(xué)設(shè)備I為例，說明光學(xué)設(shè)備I檢測并定址待測物12的具體方法。請同時(shí)參考圖1及圖10，待測物12(例如是檢測試片)具有編碼區(qū)12B，多個(gè)編碼位置Cl C3，例如對應(yīng)至具有多個(gè)微結(jié)構(gòu)的溝123及軌121?？刂破?60控制第二光源142的第二光束L2于每一個(gè)溝123及軌121的編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，以得到位置編碼信息。并且，控制器160控制此光束跨越溝123及軌121進(jìn)行掃描，以得到一溝軌信息。于一實(shí)施例中，是依據(jù)編碼方式將不同的編碼結(jié)構(gòu)配置在編碼區(qū)12B中不同的溝123及軌121上，而每一軌道上的編碼結(jié)構(gòu)是沿著待測物12的Y軸方向(即溝123及軌121的軌道方向)分布于區(qū)間BI，而軌道兩端的區(qū)間B2沒有設(shè)置編碼結(jié)構(gòu)。圖11繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的光束聚焦于待測物12不同位置時(shí)的示意圖。如圖11所示，當(dāng)?shù)谝还馐鳯I由第一位置Xl移動至第二位置X2時(shí)，第二光束L2對應(yīng)地由第三位置X3移動至第四位置X4時(shí)，且第一位置Xl與第三位置X3之間的距離是等于第二位置X2與第四位置X4之間的距離。圖12繪示當(dāng)?shù)诙馐鳯2聚焦于如圖10的區(qū)間B2并沿著待測物12的X軸方向跨越不同軌道時(shí)所對應(yīng)的第二光信號S2強(qiáng)度的示意圖。請參考圖12，當(dāng)?shù)诙馐鳯2聚焦于區(qū)間B2，并沿著待測物12的X軸方向跨越不同軌道時(shí)，第二感測器144 (繪示于圖1)所感測到代表位置信息的光強(qiáng)度會在第二光束L2聚焦在軌121上時(shí)具有強(qiáng)度最強(qiáng)的信號。而當(dāng)?shù)诙馐鳯2聚焦在相鄰的兩個(gè)軌121之間的溝(groove) 123上時(shí)，第二感測器144所感測到代表位置信息的光強(qiáng)度會有最弱的信號強(qiáng)度。利用代表位置信息的光強(qiáng)度的不同，可以推算出第二光束L2聚焦的溝軌位置。并且，利用代表位置信息的光強(qiáng)度波形的計(jì)數(shù)，可以推算跨軌的數(shù)目。更進(jìn)一步地，在掃描的過程中(例如是以第二光束L2沿著待測物12的Y軸方向移動)，可以使用伺服控制的方式將位置信息光強(qiáng)度維持在最強(qiáng)或在最弱，據(jù)以得知此一掃描進(jìn)行的溝及軌的特定位置。并可以利用判讀溝軌上的位置編碼結(jié)構(gòu)，利用解碼方式獲得精確的定址(addressing)信息。圖13 圖14繪示依照本發(fā)明不同實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備的掃描路徑的示意圖。請先參考圖13，第二光束L2可以先從編碼區(qū)12B的溝軌的一端掃描至另一端，再循原路徑折返，并于編碼區(qū)12B的區(qū)間B2進(jìn)行跨軌，然后再重復(fù)進(jìn)行上述的掃描動作。請參考圖14，第二光束L2也可以先從編碼區(qū)12B的溝軌的一端掃描至另一端，于編碼區(qū)12B的區(qū)間B2進(jìn)行跨軌，然后以反方向從位置編碼溝軌的一端掃描至另一端，再重復(fù)進(jìn)行上述有如S形的跨軌及掃描動作。于此實(shí)施例中，待測物12-1及12-2的掃描路徑的規(guī)劃，可以沿著編碼區(qū)12B的溝軌的軌結(jié)構(gòu)來進(jìn)行掃描，也可沿著編碼區(qū)12B的溝軌的溝結(jié)構(gòu)來進(jìn)行掃描。除此之外，可以縮短編碼區(qū)12B的溝軌的溝軌間距，以提升掃描分辨率(即影像或信號取樣點(diǎn)的密度)，或是將圖13 圖14編碼區(qū)12B的溝軌的溝與軌同時(shí)布滿著位置編碼結(jié)構(gòu)，此時(shí)，信號的掃描分辨率將會是原先圖13 圖14所繪示的編碼區(qū)12B的掃描分辨率的兩倍。圖15繪示依照本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)定址方法的流程圖。首先，先承載待測物。接著，執(zhí)行步驟S400，使用控制器將光束移到待測物的檢體區(qū)及編碼區(qū)。然后，執(zhí)行步驟S410，進(jìn)行跨越溝軌的動作。執(zhí)行步驟S420，鎖定溝軌。執(zhí)行步驟S430，進(jìn)行掃描。執(zhí)行步驟S440，獲得檢體信息及位置信息。執(zhí)行步驟S450，儲存檢體信息及位置信息。接著，執(zhí)行步驟S460，進(jìn)行一判斷步驟以確認(rèn)是否進(jìn)行下一個(gè)溝軌掃描。若是，則回到步驟S410。若否，則執(zhí)行步驟S470，進(jìn)行位置解碼、影像處理、重建及顯示。最后，卸載待測物。當(dāng)然，圖15僅提供本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)定址方法的流程示意，當(dāng)然，本發(fā)明前述實(shí)施例所揭露的光學(xué)定址方法皆可以使用，并不作限制。本發(fā)明上述實(shí)施例所揭露的光學(xué)設(shè)備與定址方法，利用一光束投射在待測物的檢體區(qū)的檢體上，進(jìn)行取像或信號檢測，而在待測物上相鄰于檢測區(qū)的編碼區(qū)，利用另一光束投射在此編碼區(qū)以獲取位置信息。由于兩光束是相鄰且同動，使得每一取樣點(diǎn)的檢體信息，具有一對應(yīng)的位置信息，因而獲得檢體信息代表的影像或信號具備定址特征。此外，受測點(diǎn)可以是任一位置而且是可以多個(gè)受測點(diǎn)進(jìn)行取像或信號檢測，甚至可以利用同一位置的多次檢測，利用多次檢測取平均值的處理手法消除隨機(jī)噪聲，產(chǎn)出高信號噪聲比(S/N)值的結(jié)果?；蛘?，在信號微弱的情況下，進(jìn)行長時(shí)間的積分疊加以獲得足夠能量但無位置錯(cuò)位(offset)的結(jié)果。利用定址(registration)方式也能夠在不降低分辨率的情況下,將小范圍影像拼接出大范圍影像。除此之外，由于檢體區(qū)及編碼區(qū)的兩光束間相鄰且同動，因此，量測編碼區(qū)的光束反射的光信號所得的位置信息，與真正實(shí)際的受測點(diǎn)位置之間關(guān)系簡單且線性，誤差累積少而定位精度高；而由于檢體區(qū)與編碼區(qū)同時(shí)位于同一待測物或試片(承載容器)上，即便中途離開原先的檢測設(shè)備，后續(xù)再次移入觀察時(shí)，仍具有可追溯性，不會有影像錯(cuò)位的情況發(fā)生，非常便于進(jìn)行檢體的時(shí)間變化比對，以及影像或信號處理。再者，本發(fā)明上述實(shí)施例的光學(xué)設(shè)備，除了用于光學(xué)檢測之外，還可以應(yīng)用于光學(xué)治療、激光光鉗等光學(xué)操作，以提供操作過程所需的精準(zhǔn)定位上的輔助。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)設(shè)備，用于定址檢體，檢體位于具有檢體區(qū)及編碼區(qū)的待測物的該檢體區(qū)，其特征在于，該光學(xué)設(shè)備包括光學(xué)裝置、控制器及處理模塊，其中，該光學(xué)裝置，包括光源；檢體檢測裝置，包括第一物鏡及第一感測器，該光源的光束利用該第一物鏡聚焦于該檢體區(qū)的檢體上 '及位置檢測裝置，包括第二物鏡及第二感測器，該光源的光束利用該第二物鏡聚焦于該編碼區(qū)上；該控制器，用以控制該光源的光束聚焦于該檢體區(qū)的多個(gè)檢測位置以產(chǎn)生多個(gè)第一光信號輸出至該第一感測器，且控制該光源的光束聚焦于該編碼區(qū)的多個(gè)編碼位置以產(chǎn)生多個(gè)第二光信號輸出至該第二感測器，每該檢測位置與對應(yīng)的該編碼位置之間的相對位置相同；該處理模塊，用以根據(jù)該些第一光信號及該些第二光信號，以得到該檢體的定址信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該光源包括第一光源，提供具有第一波長的光束；以及第二光源，提供具有第二波長的光束，該些第一光信號由該第一光源的光束聚焦于該些檢測位置后產(chǎn)生，該些第二光信號由該第二光源的光束聚焦于該些編碼位置后產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該光源的光束聚焦于該檢體后產(chǎn)生該第一光信號，該光源的光束聚焦于該編碼區(qū)后產(chǎn)生該第二光信號，第二光信號的波長與該第一光信號的波長不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該處理模塊包括處理單元，耦接至該第一感測器及該第二感測器，以接收該些第一光信號及該些第二光信號，并據(jù)以得到檢體信息及對應(yīng)該檢體信息的位置信息；運(yùn)算器，耦接至該控制器及該處理單元，用以命令該控制器調(diào)整該光源的光束的聚焦位置，并接收該位置信息以計(jì)算該定址信息；以及儲存單元，耦接至該運(yùn)算器，用以儲存該定址信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該光學(xué)裝置還包括一第一分光元件，用以將該光源的光束傳遞至該檢體區(qū)，且將該些第一光信號傳遞至該第一感測器；以及第二分光元件，用以將該光源的光束傳遞至該編碼區(qū)，且將該些第二光信號傳遞至該第二感測器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)設(shè)備,其特征在于,該第一分光兀件為雙色分光鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)設(shè)備,其特征在于,該第二分光兀件為極化分光鏡，該光學(xué)設(shè)備還包括四分之一波板，設(shè)置于該第二分光元件與該第二物鏡之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該些編碼位置對應(yīng)至多個(gè)微結(jié)構(gòu)，該光源的光束聚焦于該些編碼位置時(shí)，是經(jīng)由該些微結(jié)構(gòu)反射為該些第二光信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該些微結(jié)構(gòu)包括圓孔、長孔及溝軌至少一者。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該些編碼位置包括不同反射率或不同光學(xué)極化方向的多個(gè)位置編碼信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該檢體區(qū)及該編碼區(qū)相鄰而設(shè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該控制器包括致動器，該第一物鏡及該第二物鏡設(shè)置于該致動器上且受到該致動器的控制，沿垂直于該光源的光軸及平行于該光源的一光軸的方向移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)設(shè)備，其特征在于，該控制器包括致動器，用以控制該待測物或該光學(xué)裝置沿垂直于該光源的光軸及平行于該光源的光軸的方向移動。
14.一種光學(xué)定址方法，其特征在于，包括以下步驟提供光學(xué)設(shè)備，包括光學(xué)裝置、控制器及處理模塊，該光學(xué)裝置包括光源、檢體檢測裝置及位置檢測裝置，該檢體檢測裝置包括第一物鏡及第一感測器，該位置檢測裝置包括第二物鏡及第二感測器；提供待測物，包括檢體區(qū)及編碼區(qū)，該檢體區(qū)具有多個(gè)檢測位置且該編碼區(qū)具有多個(gè)編碼位置，該檢體區(qū)上具有檢體；利用該第一物鏡聚焦該光源的光束于該檢體上，且同時(shí)利用該第二物鏡聚焦該光源的光束于該編碼區(qū)上；該控制器控制該光源的光束聚焦于該些檢測位置后產(chǎn)生多個(gè)第一光信號以輸出至該第一感測器，且控制該光源的光束聚焦于該些編碼位置后產(chǎn)生多個(gè)第二光信號以輸出至該第二感測器，其中每該檢測位置與對應(yīng)的該編碼位置之間的相對位置相同；以及該處理模塊根據(jù)該些第一光信號及該些第二光信號計(jì)算該檢體的定址信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該光源包括提供具有第一波長的光束的第一光源及提供具有第二波長的光束的第二光源，該些第一光信號由該第一光源的光束聚焦于該些檢測位置后產(chǎn)生，該些第二光信號由該第二光源的光束聚焦于該些編碼位置后產(chǎn)生。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該處理模塊包括處理單元及運(yùn)算器，該處理單元耦接至該第一感測器及該第二感測器，且該定址信息的計(jì)算方法包括該運(yùn)算器命令該控制器調(diào)整該光源的光束的聚焦位置；該控制器控制該光源的光束的掃描路徑經(jīng)過該些檢測位置，該光源的光束由該些檢測位置反射為該些第一光信號；該控制器控制該光源的光束的該掃描路徑同時(shí)經(jīng)過該些編碼位置，該些編碼位置包括不同反射率或不同光學(xué)極化方向的位置編碼信息，該光源的光束由該些編碼位置反射為該些第二光信號；該處理單元接收該些第一光信號及該些第二光信號，據(jù)以產(chǎn)生檢體信息及對應(yīng)該檢體信息的位置信息；以及該運(yùn)算器依據(jù)該位置信息，計(jì)算該檢體的該定址信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該處理模塊還包括儲存單元，用以接收并儲存該定址信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該光學(xué)裝置還包括第一分光元件及第二分光元件，聚焦該光源的光束的步驟包括應(yīng)用該第一分光元件以將該光源的光束傳遞至該第一物鏡后聚焦于該檢體區(qū)；以及應(yīng)用該第二分光元件以將該光源的光束傳遞至該第二物鏡后聚焦該編碼區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該些第一光信號經(jīng)由該第一分光元件傳遞至該第一感測器，且該些第二光信號經(jīng)由該第二分光元件傳遞至該第二感測器。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該些編碼位置對應(yīng)至多個(gè)微結(jié)構(gòu)、具有不同反射率或不同光學(xué)極化方向的多個(gè)位置編碼信息至少其中一者，該光源的光束聚焦于該些編碼位置后反射為該些第二光信號，且該些第二光信號的能量不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該些編碼位置包括多個(gè)溝軌，每該溝軌上設(shè)置有多個(gè)編碼結(jié)構(gòu)，控制該光束的該掃描路徑的步驟包括控制該光源的光束于每該溝軌的該些編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，以得到該些位置編碼信息；以及控制該光源的光束跨越該些溝軌進(jìn)行掃描，以得到該些溝軌信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)定址方法，其特征在于，該位置信息的產(chǎn)生與該些編碼信息及該溝軌信息有關(guān)。
全文摘要
一種光學(xué)設(shè)備及光學(xué)定址方法，光學(xué)設(shè)備，用于定址待測的檢體，包括光學(xué)裝置、控制器及處理模塊。光學(xué)裝置包括光源、檢體檢測裝置及位置檢測裝置。檢體檢測裝置包括第一物鏡及第一感測器，光源的光束利用第一物鏡聚焦于檢體區(qū)的檢體。位置檢測裝置包括第二物鏡及第二感測器，光源的光束利用第二物鏡聚焦于編碼區(qū)?？刂破骺刂乒庠吹墓馐劢褂跈z體區(qū)的檢測位置以產(chǎn)生第一光信號至第一感測器，同時(shí)控制光源的光束聚焦于編碼區(qū)的編碼位置以產(chǎn)生第二光信號至第二感測器，每一檢測位置與對應(yīng)的編碼位置的相對位置相同。處理模塊根據(jù)第一及第二光信號得到檢體的定址信息。
文檔編號G01B11/00GK103033129SQ20121027740
公開日2013年4月10日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月7日
發(fā)明者刁國棟, 朱朝居, 吳國瑞, 黃戴廷, 李源欽, 蔡榮源 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院