光學設備及光學定址方法
2023-12-08 20:19:56 2
專利名稱：光學設備及光學定址方法
技術領域：
本發明涉及一種光學設備，且特別涉及一種具有定址功能的光學設備。
背景技術：
利用光學方式檢測檢體時，由於檢測的檢體的受測點並非單一位置，而常常是多個非固定的位置。然而，受限於受測的檢體上無任何規律特徵點可供參考，通常只能採取開路測試(open-loop)的方式取像或信號檢測，或者是利用光學掃描裝置，例如是雷射掃描振鏡(Galvo mirror)上所配置的檢流計(galvanometer)、光學編碼器或磁性編碼器,輸出光學掃描裝置目前的掃描位置信息，再利用複雜且非線性的座標轉換關係式推算出實際的受測點位置。由於受測點距離上述的位置信息輸出點的距離遠大於受測檢體的維度，使得量測的誤差在作非線性座標轉換時被放大，造成受測點推算位置與實際位置間的定位精度差。此外，對於需要長時間持續間隔觀察的檢體試片，一旦檢體試片從原來的檢測設備移開之後，再次移入觀察時會有影像錯位的情況發生，不利於檢體進行時間變化的前後比對。
發明內容
本發明的目的在於提供一種設備，具有檢體檢測裝置及位置檢測裝置，可以同時取得檢體信息及對應於檢體信息的位置信息，據以獲得檢體的定址信息。根據本發明的一實施例，提出一種光學設備，用於定址待測的檢體。光學設備包括光學裝置、控制器及處理模塊，光學設備包括光源、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於檢體區的檢體。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於編碼區。控制器控制光源的光束聚焦於檢體區的多個檢測位置以產生多個第一光信號輸出至第一感測器，同時控制光源的光束聚焦於編碼區的多個編碼位置以產生多個第二光信號輸出至第二感測器，每一檢測位置與對應的編碼位置之間的相對位置相同。處理模塊根據第一及第二光信號以得到檢體的定址信息。根據本發明的另一實施例，提出一種光學定址方法，方法包括以下步驟。提供一光學設備，包括光學裝置、控制器及處理模塊。光學裝置包括光源、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，包括一檢體區及一編碼區。檢體區具有多個檢測位置且編碼區具有多個編碼位置，檢體區上具有一檢體。利用第一物鏡聚焦光源的光束於檢體上，且同時利用第二物鏡聚焦光源的光束於編碼區上。控制器控制光源的光束聚焦於多個檢測位置後產生多個第一光信號以輸出至第一感測器，且控制光源的光束聚焦於編碼位置後產生多個第二光信號以輸出至第二感測器。每一檢測位置與對應的編碼位置之間的相對位置相同。處理模塊根據第一光信號及第二光信號計算檢體的定址信息。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1 圖2繪示依照本發明不同實施例的光學設備的示意圖；圖3 圖8繪示依照本發明不同實施例的光學裝置與檢測的待測物的示意圖；圖9A 圖9D繪示依照本發明不同實施例的待測物的示意圖；圖10繪示依照本發明一實施例的待測物的俯視圖；圖11繪示依照本發明一實施例的第二光束聚焦於待測物的不同位置時的示意圖；圖12繪示第二光束聚焦於如圖10的區間B2跨越不同軌道時所對應的第二光信號強度的示意圖；圖13 圖14繪示依照本發明不同實施例的光學設備的掃描路徑的示意圖；圖15繪示依照本發明一實施例的光學定址方法的流程圖。其中，附圖標記1、2:光學設備10、20、30、40、50、60、70、80 :光學裝置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12B、22B、32B、42B、52B、62B、72B、82B、920B、922B、924B、926B :編碼區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 :運算器186,286 :儲存單元643、843 :四分之一波板B1、B2:區間C1、C2、C3 :編碼位置L1、L2:光束m :微結構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
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述圖1 圖2繪示依照本發明不同實施例的光學設備的示意圖。請先參考圖1，光學設備I包括光學裝置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。光學設備I可以用於檢測待測物12，待測物12包括檢體區12Α及編碼區12Β。於一實施例中，檢體區12Α上具有檢體S，且檢體區12Α具有多個檢測位置(未繪示)，編碼區12Β具有多個編碼位置(未繪示)。第一光源102利用第一物鏡110聚焦於檢體S上，且第二光源142利用第二物鏡140聚焦於編碼區12Β上，第一光源102及第二光源142是同時聚焦。第一分光元件106例如是雙色分光鏡(Dichroic Mirror)。如圖1所示,可以應用第一分光兀件106將第一光源102反射至第一物鏡110後聚焦於檢體區12A,且應用第二分光元件146將第二光源142反射至第二物鏡140後聚焦於編碼區12B。於一實施例中，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，並不作限制。當第一波長與第二波長相同時，第一光源102及第二光源142可以整合為單一光源，以節省空間及成本。當第一波長與第二波長不相同時，可以分別依據檢體區12A及編碼區12B的特性，提供適當波長的光源。舉例來說，當檢體為螢光標記的生物樣品時，第一光源102的第一波長需為可以激發此種螢光標記的特定波長。然而，第一光源102的第一波長不一定適合檢測編碼區12B。因此，第一光源102及第二光源142為獨立的光源可以提高檢測及定址的適用範圍。於此實施例中，編碼位置包括不同反射率或不同光學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聚焦於多個檢測位置後分別對應產生多個第一光信號SI,此些第一光信號SI可以利用第一分光元件106並傳遞至第一感測器104。並且，控制器160可以控制第二光源142的第二光束L2聚焦於多個編碼位置後分別對應產生多個第二光信號S2，此些第二光信號S2可以利用第二分光元件146並傳遞至第二感測器144。於此實施例中，致動器108設置於第一物鏡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之間產生位移，據以得到多個檢體信息及編碼信息。值得注意的是，第一光束LI聚焦的每一個檢測位置與對應的第二光束L2聚焦的編碼位置之間，具有一個固定的相對位置，控制器160控制第一物鏡110及第二物鏡140的聚焦位置同時移動時，此固定的相對位置不會改變。處理模塊180可接著根據此些第一光信號SI及此些第二光信號S2計算檢體的定址信息。
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)。運算器184例如計算機或中央處理器(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是選擇性地設置並耦接於運算器184。於此實施例中，運算器184命令控制器160調整第一物鏡110及第二物鏡140的聚焦位置。進一步來說，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，控制器160控制第二光源142的第二光束L2掃描路徑同時經過編碼位置，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，由於每一個檢體位置及與此檢體位置對應的編碼位置之間的相對位置系固定，因此，可根據接收的第一光信號SI產生一檢體信息，且根據接收的第二光信號S2產生對應此檢體信息的一位置信息。然後，運算器依據此位置信息計算檢體的定址信息。儲存單元186可以接收並儲存此定址信息。請參考圖2，光學設備2包括光學裝置20、控制器260及處理模塊280。控制器260例如包括致動器208的電路。光學裝置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。光學設備2可以用於檢測待測物22，待測物22包括檢體區22A及編碼區22B。處理模塊280可以包括處理單元282、運算器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。光學設備2包括的元件與檢測待測物22的方法與光學設備I很接近，差異在於控制器260是用以控制整個光學裝置20的移動，使得光學裝置20與待測物22之間產生位移，據以得到多個檢體信息及編碼信息。控制器260控制致動器208移動整個光學裝置20以對檢體進行掃描。處理模塊280可接著根據此些第一光信號SI及此些第二光信號S2計算檢體的定址信息。圖3 圖8繪示依照本發明不同實施例的光學裝置與檢測的待測物的示意圖。請先參考圖3，光學裝置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。光學裝置30可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I 2中。應用光學裝置30的光學設備可以用於檢測待測物32，待測物32包括檢體區32A及編碼區32B。光學裝置30包括的元件與檢測待測物32的方法與光學裝置10及20很接近，差異在於光學裝置30的第一光源302及第一感測器304設置的位置為互相交換，且第二光源342及第二感測器344設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的光學裝置10及圖2的光學裝置20不同。請參考圖4，光學裝置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。光學裝置40可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I 2中。
應用光學裝置40的光學設備可以用於檢測待測物42，待測物42包括檢體區42A及編碼區42B。光學裝置40包括的元件與檢測待測物42的方法與光學裝置30很接近，差異在於光學裝置40的第一光源402及第一感測器404設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的光學裝置30不同。請參考圖5，光學裝置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。光學裝置50可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I 2中。應用光學裝置50的光學設備可以用於檢測待測物52，待測物52包括檢體區52A及編碼區52B。光學裝置50包括的元件與檢測待測物52的方法與光學裝置30很接近，差異在於光學裝置50的第二光源542及第二感測器544設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的光學裝置30不同。請參考圖6，光學裝置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。光學裝置60可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I 2中。應用光學裝置60的光學設備可以用於檢測待測物62，待測物62包括檢體區62A及編碼區62B。光學裝置60包括的元件與檢測待測物62的方法與光學裝置10及20很接近，差異在於光學裝置60僅設置第一光源602，而省略第二光源的設置。也就是說，將圖1 圖2的光學裝置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，以節省空間及成本。此外，於此實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設置於第二分光元件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。光學裝置70可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I或2中。應用光學裝置70的光學設備可以用於檢測待測物72，待測物72包括檢體區72A及編碼區72B。光學裝置70包括的元件與檢測待測物72的方法與光學裝置10和20很接近，差異在於光學裝置70僅設置第二光源742，而省略第一光源的設置。也就是說，將圖1 圖2的光學裝置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，可以節省空間及成本。請參考圖8，光學裝置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。光學裝置80可以替換上述的光學裝置10或光學裝置20，以應用於光學設備I或2中。應用光學裝置80的光學設備可以用於檢測待測物82，待測物82包括檢體區82A及編碼區82B。光學裝置80包括的元件與檢測待測物82的方法與光學裝置10 20很接近，差異在於光學裝置80僅設置第二光源842，而省略第一光源的設置，以節省空間及成本。此夕卜，於此實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設置於第二分光元件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繪示依照本發明不同實施例的待測物的示意圖，待測物92-1 92-4各具有檢體區920A 926A及編碼區920B 926B，可以應用於本發明任一實施例的光學裝置10 80。請先參考圖9A，待測物92-1的編碼區920B的多個編碼位置Cl C2可以分別對應至多個微結構m，例如是具有多個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。此外，當第一光源的聚焦位置由檢體位置Pl移動至檢體位置P2時，第二光源的聚焦位置是對應地由編碼位置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，差別在於多個編碼位置Cl C2對應的多個微結構m是以特定方式排列的圓孔及長洞排列。當然，微結構m也可以是其他形狀的孔洞或凹槽(未繪示)，並不作限制。請參考圖9C，多個編碼位置Cl C2對應的多個微結構m也可以是混合多個溝軌及孔洞(包含圓孔或長孔)的結構。請參考圖9D，多個編碼位置Cl C2對應的多個微結構m也可以是多個溝軌，且每一個溝軌上設置有多個編碼結構或位置編碼信息。於另一實施例中，多個編碼位置Cl C2也可以對應至不同反射率或不同光學極化方向的多個位置編碼信息。換句話說，並不限制此些編碼位置Cl C2對應於圖9A 圖9D的微結構，只要光束照射到此些編碼位置Cl C2可以產生不同光強度的信號即可。換句話說，只要光束聚焦於不同編碼位置後，反射為多個光信號，且此些光信號的能量不同即可，並不限制編碼位置的形式。圖10繪示依照本發明一實施例的待測物的俯視圖。以下以圖1的光學設備I為例，說明光學設備I檢測並定址待測物12的具體方法。請同時參考圖1及圖10，待測物12(例如是檢測試片)具有編碼區12B，多個編碼位置Cl C3，例如對應至具有多個微結構的溝123及軌121。控制器160控制第二光源142的第二光束L2於每一個溝123及軌121的編碼結構進行掃描，以得到位置編碼信息。並且，控制器160控制此光束跨越溝123及軌121進行掃描，以得到一溝軌信息。於一實施例中，是依據編碼方式將不同的編碼結構配置在編碼區12B中不同的溝123及軌121上，而每一軌道上的編碼結構是沿著待測物12的Y軸方向(即溝123及軌121的軌道方向)分布於區間BI，而軌道兩端的區間B2沒有設置編碼結構。圖11繪示依照本發明一實施例的光束聚焦於待測物12不同位置時的示意圖。如圖11所示，當第一光束LI由第一位置Xl移動至第二位置X2時，第二光束L2對應地由第三位置X3移動至第四位置X4時，且第一位置Xl與第三位置X3之間的距離是等於第二位置X2與第四位置X4之間的距離。圖12繪示當第二光束L2聚焦於如圖10的區間B2並沿著待測物12的X軸方向跨越不同軌道時所對應的第二光信號S2強度的示意圖。請參考圖12，當第二光束L2聚焦於區間B2，並沿著待測物12的X軸方向跨越不同軌道時，第二感測器144 (繪示於圖1)所感測到代表位置信息的光強度會在第二光束L2聚焦在軌121上時具有強度最強的信號。而當第二光束L2聚焦在相鄰的兩個軌121之間的溝(groove) 123上時，第二感測器144所感測到代表位置信息的光強度會有最弱的信號強度。利用代表位置信息的光強度的不同，可以推算出第二光束L2聚焦的溝軌位置。並且，利用代表位置信息的光強度波形的計數，可以推算跨軌的數目。更進一步地，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度維持在最強或在最弱，據以得知此一掃描進行的溝及軌的特定位置。並可以利用判讀溝軌上的位置編碼結構，利用解碼方式獲得精確的定址(addressing)信息。圖13 圖14繪示依照本發明不同實施例的光學設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12B的溝軌的一端掃描至另一端，再循原路徑折返，並於編碼區12B的區間B2進行跨軌，然後再重複進行上述的掃描動作。請參考圖14，第二光束L2也可以先從編碼區12B的溝軌的一端掃描至另一端，於編碼區12B的區間B2進行跨軌，然後以反方向從位置編碼溝軌的一端掃描至另一端，再重複進行上述有如S形的跨軌及掃描動作。於此實施例中，待測物12-1及12-2的掃描路徑的規劃，可以沿著編碼區12B的溝軌的軌結構來進行掃描，也可沿著編碼區12B的溝軌的溝結構來進行掃描。除此之外，可以縮短編碼區12B的溝軌的溝軌間距，以提升掃描解析度(即影像或信號取樣點的密度)，或是將圖13 圖14編碼區12B的溝軌的溝與軌同時布滿著位置編碼結構，此時，信號的掃描解析度將會是原先圖13 圖14所繪示的編碼區12B的掃描解析度的兩倍。圖15繪示依照本發明一實施例的光學定址方法的流程圖。首先，先承載待測物。接著，執行步驟S400，使用控制器將光束移到待測物的檢體區及編碼區。然後，執行步驟S410，進行跨越溝軌的動作。執行步驟S420，鎖定溝軌。執行步驟S430，進行掃描。執行步驟S440，獲得檢體信息及位置信息。執行步驟S450，儲存檢體信息及位置信息。接著，執行步驟S460，進行一判斷步驟以確認是否進行下一個溝軌掃描。若是，則回到步驟S410。若否，則執行步驟S470，進行位置解碼、影像處理、重建及顯示。最後，卸載待測物。當然，圖15僅提供本發明一實施例的光學定址方法的流程示意，當然，本發明前述實施例所揭露的光學定址方法皆可以使用，並不作限制。本發明上述實施例所揭露的光學設備與定址方法，利用一光束投射在待測物的檢體區的檢體上，進行取像或信號檢測，而在待測物上相鄰於檢測區的編碼區，利用另一光束投射在此編碼區以獲取位置信息。由於兩光束是相鄰且同動，使得每一取樣點的檢體信息，具有一對應的位置信息，因而獲得檢體信息代表的影像或信號具備定址特徵。此外，受測點可以是任一位置而且是可以多個受測點進行取像或信號檢測，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噪聲，產出高信號噪聲比(S/N)值的結果。或者，在信號微弱的情況下，進行長時間的積分疊加以獲得足夠能量但無位置錯位(offset)的結果。利用定址(registration)方式也能夠在不降低解析度的情況下,將小範圍影像拼接出大範圍影像。除此之外，由於檢體區及編碼區的兩光束間相鄰且同動，因此，量測編碼區的光束反射的光信號所得的位置信息，與真正實際的受測點位置之間關係簡單且線性，誤差累積少而定位精度高；而由於檢體區與編碼區同時位於同一待測物或試片(承載容器)上，即便中途離開原先的檢測設備，後續再次移入觀察時，仍具有可追溯性，不會有影像錯位的情況發生，非常便於進行檢體的時間變化比對，以及影像或信號處理。再者，本發明上述實施例的光學設備，除了用於光學檢測之外，還可以應用於光學治療、雷射光鉗等光學操作，以提供操作過程所需的精準定位上的輔助。當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種光學設備，用於定址檢體，檢體位於具有檢體區及編碼區的待測物的該檢體區，其特徵在於，該光學設備包括光學裝置、控制器及處理模塊，其中，該光學裝置，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於該檢體區的檢體上 '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於該編碼區上；該控制器，用以控制該光源的光束聚焦於該檢體區的多個檢測位置以產生多個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於該編碼區的多個編碼位置以產生多個第二光信號輸出至該第二感測器，每該檢測位置與對應的該編碼位置之間的相對位置相同；該處理模塊，用以根據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.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，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於該些檢測位置後產生，該些第二光信號由該第二光源的光束聚焦於該些編碼位置後產生。
3.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該光源的光束聚焦於該檢體後產生該第一光信號，該光源的光束聚焦於該編碼區後產生該第二光信號，第二光信號的波長與該第一光信號的波長不相同。
4.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，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，並據以得到檢體信息及對應該檢體信息的位置信息；運算器，耦接至該控制器及該處理單元，用以命令該控制器調整該光源的光束的聚焦位置，並接收該位置信息以計算該定址信息；以及儲存單元，耦接至該運算器，用以儲存該定址信息。
5.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該光學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，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，且將該些第二光信號傳遞至該第二感測器。
6.根據權利要求5所述的光學設備,其特徵在於,該第一分光兀件為雙色分光鏡。
7.根據權利要求5所述的光學設備,其特徵在於,該第二分光兀件為極化分光鏡，該光學設備還包括四分之一波板，設置於該第二分光元件與該第二物鏡之間。
8.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該些編碼位置對應至多個微結構，該光源的光束聚焦於該些編碼位置時，是經由該些微結構反射為該些第二光信號。
9.根據權利要求8所述的光學設備，其特徵在於，該些微結構包括圓孔、長孔及溝軌至少一者。
10.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該些編碼位置包括不同反射率或不同光學極化方向的多個位置編碼信息。
11.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該檢體區及該編碼區相鄰而設。
12.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該控制器包括致動器，該第一物鏡及該第二物鏡設置於該致動器上且受到該致動器的控制，沿垂直於該光源的光軸及平行於該光源的一光軸的方向移動。
13.根據權利要求1所述的光學設備，其特徵在於，該控制器包括致動器，用以控制該待測物或該光學裝置沿垂直於該光源的光軸及平行於該光源的光軸的方向移動。
14.一種光學定址方法，其特徵在於，包括以下步驟提供光學設備，包括光學裝置、控制器及處理模塊，該光學裝置包括光源、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，包括檢體區及編碼區，該檢體區具有多個檢測位置且該編碼區具有多個編碼位置，該檢體區上具有檢體；利用該第一物鏡聚焦該光源的光束於該檢體上，且同時利用該第二物鏡聚焦該光源的光束於該編碼區上；該控制器控制該光源的光束聚焦於該些檢測位置後產生多個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於該些編碼位置後產生多個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的該編碼位置之間的相對位置相同；以及該處理模塊根據該些第一光信號及該些第二光信號計算該檢體的定址信息。
15.根據權利要求14所述的光學定址方法，其特徵在於，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於該些檢測位置後產生，該些第二光信號由該第二光源的光束聚焦於該些編碼位置後產生。
16.根據權利要求14所述的光學定址方法，其特徵在於，該處理模塊包括處理單元及運算器，該處理單元耦接至該第一感測器及該第二感測器，且該定址信息的計算方法包括該運算器命令該控制器調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經過該些編碼位置，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，據以產生檢體信息及對應該檢體信息的位置信息；以及該運算器依據該位置信息，計算該檢體的該定址信息。
17.根據權利要求16所述的光學定址方法，其特徵在於，該處理模塊還包括儲存單元，用以接收並儲存該定址信息。
18.根據權利要求14所述的光學定址方法，其特徵在於，該光學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用該第一分光元件以將該光源的光束傳遞至該第一物鏡後聚焦於該檢體區；以及應用該第二分光元件以將該光源的光束傳遞至該第二物鏡後聚焦該編碼區。
19.根據權利要求18所述的光學定址方法，其特徵在於，該些第一光信號經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由該第二分光元件傳遞至該第二感測器。
20.根據權利要求14所述的光學定址方法，其特徵在於，該些編碼位置對應至多個微結構、具有不同反射率或不同光學極化方向的多個位置編碼信息至少其中一者，該光源的光束聚焦於該些編碼位置後反射為該些第二光信號，且該些第二光信號的能量不同。
21.根據權利要求16所述的光學定址方法，其特徵在於，該些編碼位置包括多個溝軌，每該溝軌上設置有多個編碼結構，控制該光束的該掃描路徑的步驟包括控制該光源的光束於每該溝軌的該些編碼結構進行掃描，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行掃描，以得到該些溝軌信息。
22.根據權利要求21所述的光學定址方法，其特徵在於，該位置信息的產生與該些編碼信息及該溝軌信息有關。
全文摘要
一種光學設備及光學定址方法，光學設備，用於定址待測的檢體，包括光學裝置、控制器及處理模塊。光學裝置包括光源、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於檢體區的檢體。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於編碼區。控制器控制光源的光束聚焦於檢體區的檢測位置以產生第一光信號至第一感測器，同時控制光源的光束聚焦於編碼區的編碼位置以產生第二光信號至第二感測器，每一檢測位置與對應的編碼位置的相對位置相同。處理模塊根據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 優先權日2011年10月7日
發明者刁國棟, 朱朝居, 吳國瑞, 黃戴廷, 李源欽, 蔡榮源 申請人:財團法人工業技術研究院