103_092-036AP-TW

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103_092-036AP-TW

發佈日期 : 2009-04-30

發明專利說明書


※申請案號：093103797	※I P C 分類：

一、	發明名稱：
	具有液晶相位調變器之相位移疊紋干涉儀(全文下載)
	PHASE SHIFTING MOIRE INTERFEROMETRY BASED ON LIQUID CRYSTAL PHASE MODULATORS

二、

中文發明摘要：

本發明係關於一種相位移疊紋干涉儀，其特徵在於該干涉儀具有一液晶相位調變器用以調變該干涉儀中光束之光相位，藉由相位移技術之實現以得到待測元件位移場之連續分布。利用液晶相位調變器來實現相位移技術之優點在於，其不僅構造簡單，而且在使用時不需要移動干涉儀中之任一元件，因此不會產生因移動之機械誤差。

三、

英文發明摘要：

The present invention relates to a phase shifting moir

interferometry, in characterized that the interferometry comprises a liquid crystal phase modulator used for modulating the light phase of the light beams therein. By realizing the phase-shifting technique, the continuous displacement field of the object can be obtained. The advantage of using liquid crystal phase modulator for realizing the phase-shifting technique is that the structure is simple and no element needs to be moved during the measuring procedure. Therefore, no mechanical error caused by movement will occur.

四、	指定代表圖：
	(一)本案指定代表圖為：第3圖
	(二)本代表圖之元件符號簡單說明：
	3．．．本發明第一實施例之相位移疊紋干涉儀
	31．．．光源產生器
	32．．．分光器
	33．．．相位調變器
	341．．．第一準直儀
	342．．．第一針孔
	343．．．第一物鏡
	35．．．第一反射鏡片
	361．．．第二準直儀
	362．．．第二針孔
	363．．．第二物鏡
	37．．．第二反射鏡片
	38．．．影像擷取裝置
	39．．．待測元件
	391．．．試片光柵

五、	本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：

六、	發明說明：
	【發明所屬之技術領域】
[n]	本發明主要係關於一種相位移疊紋干涉儀，詳言之，係關於一種具有液晶相位調變器之相位移疊紋干涉儀。
	【先前技術】
[n]	疊紋干涉儀是一種完善地發展且用於量測物件表面位移場的方法，疊紋干涉儀中可描繪出位移場的干涉條紋是由兩道來自變形後試件光柵的同調雷射光束交互作用而產生。由於具有全場量測、高空間解析度與極佳的條紋清析度等優點，疊紋干涉儀被廣泛地應用在實驗力學領域上。雖然疊紋干涉儀具有極高的靈感度，但是量測出之位移場之解析度卻被試件光柵的節距所限制住。當干涉條紋數少時，要獲得局部應變(或位移梯度)仍是相當困難的。因此，相位移技術被應用在疊紋干涉儀中，相位移技術是可決定干涉條紋中每個像素相位之相位估測方法之一，藉由相位移技術，物件表面位移場的連續分佈將可顯示出來。
[n]	參考圖1，顯示習用相位移疊紋干涉儀之原理示意圖。該相位移疊紋干涉儀1是在1992年由Han[Han B. Higher sensitivity moir interferometry for micromechanics studies. Optical Engineering 1992; 31(7): 1517-1526.]所提出，其包括：二入射光束(分別為光束a及光束b)、一浸入式干涉儀(immersion interferometer)11、一顯微鏡12及一待測元件13。該浸入式干涉儀1之一端具有一反射鏡111，且該浸入式干涉儀1係為可移動。該待測元件13上貼附一試片光柵131，且該待測元件13與該浸入式干涉儀11間設有浸入液(immersion fluid)14。該顯微鏡12係用以擷取影像。光束b通過浸入式干涉儀11後投射至該待測元件13，該待測元件13上之試片光柵131繞射該光束b。光束a進入浸入式干涉儀11後由該反射鏡111反射至該待測元件13，該待測元件13上之試片光柵131繞射該光束a。
[n]	射至該待測元件13前之光束a及光束b會形成一虛擬參考光柵15，且繞射後之光束a及光束b會因干涉而形成一干涉光束c，該干涉光束c具有複數個疊紋干涉條紋而由該顯微鏡12擷取。當浸入式干涉儀11垂直移動g/β(g：虛擬參考光柵的節距，β：任意正整數)時，則兩光束(光束a及光束b)之路徑長的相對變動為λ/β(λ：光波長)。因此，浸入式干涉儀11垂直移動g/β的值將使光束c之疊紋干涉條紋產生一相位的偏移量2π/β。藉此，利用移動浸入式干涉儀11來達到相位移之技術。
[n]	參考圖2，顯示另一種習用相位移疊紋干涉儀之原理示意圖。該相位移疊紋干涉儀2是在1998年由He等人[He X, Zou D, Liu S, Guo Y. Phase-shifting analysis in moir interferometry and its applications in electronic packaging. Optical Engineering 1998; 37(5): 1410-1419.]提出，該干涉儀2係用以量測一貼附一試片光柵291之待測元件29之表面狀態，其包括：一光源產生器21、一光源反射鏡片22、一第一物鏡221、一繞射光柵23、一壓電感知器(piezoelectric transducer)(圖中未示)、一第一反射鏡片24、一第二反射鏡片25、一第三反射鏡片26、一第四反射鏡片27、一第二物鏡222、一影像擷取裝置28、一處理單元(圖中未示)。
[n]	該光源產生器21係用以產生一光束。該光源反射鏡片22係用以將該光束反射透過該第一物鏡221射至該繞射光柵23。該繞射光柵23係用以將該光束分成一第一光束d、一第二光束e、一第三光束f及一第四光束g，且該繞射光柵23係連接該壓電感知器，而受其帶動。
[n]	該第一反射鏡片24係用以反射該第一光束d至該待測元件29。該第二反射鏡片25係用以反射該第二光束e至該待測元件29。該第三反射鏡片26係用以反射該第三光束f至該待測元件29。該第四反射鏡片27係用以反射該第四光束g至該待測元件29。該待測元件29上之試片光柵291繞射該第一光束d及第二光束e而形成一干涉光束，且該試片光柵291繞射該第三光束f及第四光束g而形成另一干涉光束，該二干涉光束係為獨立互不影響。
[n]	該二干涉光束通過該第二物鏡222，且由該光源反射鏡片22之背面反射至該影像擷取裝置28，該影像擷取裝置28係用以擷取該二干涉光束之影像。該處理單元係電連接至該影像擷取裝置28，用以處理該影像擷取裝置28所擷取之影像，以得到該待測元件29之表面狀態。
[n]	在本干涉儀2中係使用該壓電感知器來帶動該繞射光柵23以實現相位移疊紋技術，以四步的相位移的技術為例，其係將該繞射光柵23沿圖中箭頭方向(與光柵格線夾45度方向)移動0.707倍的光柵節距長度來達成。
[n]	上述二種相位移疊紋干涉儀中，需藉由移動干涉儀或者移動繞射光柵片來達成相位移技術，因此機械誤差必會產生。再者，在圖2之習用相位移疊紋干涉儀中，需要相當高的驅動電壓來驅動該壓電感知器是該技術的缺點。
[n]	因此，有必要提供一創新且富進步性的相位移疊紋干涉儀，以解決上述問題。
	【發明內容】
[n]	本發明之目的在於提供一種相位移疊紋干涉儀，藉由相位移技術之實現以得到待測元件之表面狀態，尤其是該待測元件表面之位移場之連續分布。
[n]	本發明之另一目的在於提供一種具有液晶相位調變器之相位移疊紋干涉儀，利用液晶相位調變器來實現相位移之技術，其不僅構造簡單，而且在使用時不需要移動干涉儀中之任一元件，因此不會產生因移動而出現之機械誤差。此外，利用液晶相位調變器可輕易實現任一種相位移技術法則，如三步、四步或五步等法則。
[n]	本發明之另一目的在於提供一種具有液晶相位調變器之相位移疊紋干涉儀，其與習用機械式壓電感知器之技術相比，本發明中液晶相位調變器之驅動電壓可非常地低。
	【實施方式】
[n]	參考圖3，顯示本發明第一實施例之相位移疊紋干涉儀之示意圖，其係為一維系統。該相位移疊紋干涉儀3係用以量測一貼附一試片光柵391之待測元件39之表面狀態，如該待測元件表面之位移場之連續分布。該干涉儀3包括：一光源產生器31、一分光器(beam splitter)32、一相位調變器(phase modulator)33、一電源供應器(圖中未示)、一第一準直儀(collimating lens)341、一第一針孔(pinhole aperture)342、一第一物鏡(objective lens)343、一第一反射鏡片35、一第二準直儀361、一第二針孔362、一第二物鏡363、一第二反射鏡片37、一影像擷取裝置38及一處理單元 (圖中未示)。
[n]	該光源產生器31係用以產生一光束，在本實施例中，該光源產生器31係為一氦氖雷射產生器，用以產生具單一波長之氦氖雷射光束(He-Ne Laser，波長633nm)作為光源。該光束通過該分光器32後被該分光器32分成二道具有相同頻率與偏振方向之一第一光束B及一第二光束A。
[n]	該相位調變器33係用以調變該第一光束B之光相位，在本實施例中，該相位調變器33係為一液晶相位調變器，其材質係為平行配向之正型向列型液晶。該電源供應器係電連接至該相位調變器33，用以提供一驅動電壓至該相位調變器33。
[n]	該第一物鏡343係位於該相位調變器33及該第一針孔342之間。該第一針孔342係位於該第一物鏡343及該第一準直儀341之間，用以使該相位調變器33調變後之第一光束B轉變成一點光源。該第一準直儀341係位於該第一針孔342及該第一反射鏡片35之間，用以使該第一光束B平行地射至該第一反射鏡片35。
[n]	該第一反射鏡片35係用以反射經調變後之該第一光束B至該待測元件39，該待測元件39上之試片光柵391繞射該第一光束B形成一-1階之調變光束B₁。
[n]	該第二物鏡363係位於該分光器32及該第二針孔362之間。該第二針孔362係位於該第二物鏡363及該第二準直儀361之間，用以使該第二光束A轉變成一點光源。該第二準直儀361係位於該第二針孔362及該第二反射鏡片37之間，用以使該第二光束A平行地射至該第二反射鏡片37。
[n]	該第二反射鏡片37係用以反射該第二光束A至該待測元件39，言多待測元件39上之試片光柵391繞射該第二光束A形成一+1階之參考光束A₁，該參考光束A₁與該調變光束B₁因干涉而形成一干涉光束C，該干涉光束C具有複數個疊紋干涉條紋。
[n]	該影像擷取裝置38係用以擷取該干涉光束C之影像，在本實施例中，該影像擷取裝置38係為一感光耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)攝影機。該處理單元係電連接至該影像擷取裝置38，用以處理該影像擷取裝置38所擷取之影像，以得到該待測元件39之表面狀態，在本實施例中，該處理單元係為一電腦。
[n]	本發明之數學理論如下述，
[n]	第二光束A及第一光束B可用數學式寫成 A=aexp[iΦ₀]　(1) B=bexp[i(Φ₀+δ+φ)]　(2) 其中，a和b分別是第二光束A和第一光束B的振幅、Φ₀是第二光束A與第一光束B的初始相位、δ是由液晶相位調變器所調變的相位延遲量，而φ是由於不同光程路徑所產生的相位差，但φ不包含液晶相位調變器所調變之量。通過試片光柵後，第二光束A的+1階參考光束A₁與第一光束B的-1階調變光束B₁分別表示成A₁=α₁exp[i(Φ₀+Φ₁)]　(3) B₁=b₁exp[i(Φ₀+δ+φ+φ₁)]　(4) 式子中，Φ₁和φ₁是試片光柵變形前與變形後而導致之光束相位改變量，分別為
[n]
[n]
[n]	u(x,y)是試片光柵在x方向(平行試片光柵之方向)的平面內位移場，w(x,y)則是在z方向(垂直試片光柵之方向)的平面外位移場。於是，兩道光束A₁與B₁干涉所產生的干涉光束C其條紋強度I可表示成I=(A₁+B₁)(A₁+B₁)^*　(7) 其中，上標*表示共軛複數。
[n]	考慮光柵方程式(sinα=λf)並且將方程式(3)至(6)代入(7)式，則可以得到干涉光束C之條紋強度分佈為I=++2a₁b₁cos[δ+φ+4πfu(x,y)] 　(8) 其中，f是試片光柵的空間頻率。因此，干涉條紋強度分佈具有試片光柵表面之平面內變形訊息，而且由液晶相位調變器所調變的相位δ已進入方程式(8)之餘弦項中。藉由適當地控制液晶相位調變器的相位調變量，即可實現相位移的技術，這也就是本發明技術的重點。
[n]	液晶分子具有雙折射的特性。當單色偏振光其偏振方向與元件配向方向呈45度角射入平行配向之液晶薄膜元件時，由於在非等向性的液晶介質中非尋常光與尋常光具有不同的傳播速度，因此射出該元件之光束在兩個方向具有一相位差
[n]
[n]	其中，d是液晶層的厚度，λ是入射光波長，Δn是與外加電壓、溫度及入射光波長有關之液晶有效雙折射性。
[n]	在給定的溫度與光波長條件下，方程式(9)的相位差可以藉由穿透光強度的量測來加以求得相位差與電壓間的關係。而這也將是之後用來校正液晶調變器的方法。
[n]	若將單色偏振光其偏振方向與元件配向方向平行射入平行配向之液晶薄膜元件，則即可得到「純」相位調變器，亦即，光在通過液晶元件之後其強度沒有增強或減弱。純相位調變器可適用於干涉儀中，並且相位最大調變的量為
[n]
[n]	其中，n_e與n_o分別是液晶分子在非尋常光與尋常光方向之折射率值。在相位移技術的觀念中若以四步相位移技術為例，光束所須之相位調變量為0(或2π)、π/2、π以及3π /2，因此關於液晶相位調變器之設計參數(如液晶材料的選擇、入射光波長以及液晶層厚度等)即可訂出。也就是方程式(10)右邊的項要滿足
[n]
[n]	經由方程式(11)適當地決定光波長、液晶材料與所須厚度後，即可進行液晶相位調變器之製作。
[n]	在本實施例，該液晶相位調變器之材質係為平行配向正型向列型液晶，其主要製作程序與習用者相同，如下所述：(a)將鍍有透明氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)之玻璃基板以有機溶劑清洗並適當加熱處理以除去水漬；(b)在玻璃基板ITO層上旋轉塗佈高分子平行配向層材料PI(polyimide)或 PVA(Polyvinyl alcohol)後，使用配向研磨機(rubbing machine)在基板上單一方向摩擦；(c)將一組的基板以聚酯薄膜(Mylar)或微矽粒子為間隙物(spacer)組裝成三明治的架構，並預留液晶空間；(d)利用毛細現象，將正型向列型液晶灌入步驟(c)中之試件中，再將其封裝完成。
[n]	液晶元件製作完成後，需再進行校正的步驟。校正目的即為求得外加電壓與相位調變量大小的關係，以利干涉儀上之使用。
[n]	參考圖4，顯示校正液晶相位調變器之示意圖。將由上述步驟所製作出之液晶元件41置於偏振片(polarizer)42與分析片(analyzer)43中，其中，θ角選取45度，且對該液晶元件41施以一外加電壓 46。光源產生器44射出光束後，以光偵測器(photodiode detector)45量取不同外加電壓下之穿透光強度I_//與I_⊥，其中I_//指的是偏振片42與分析片43方向平行條件下量得的光強度值；而I_⊥指的則是偏振片42與分析片43兩者互相垂直的值。於是，相位延遲之量δ可以用以下式子計算求得：
[n]
[n]
[n]	在上二式中，N是穿透光強度變化循環的次數。
[n]	在本實施例中所使用之液晶相位調變器33係為由上述製程所製造出之液晶元件41，其材質係為平行配向正型向列型液晶(型號為E7，購自默克(Merck)公司)，其面積為6cm×6cm，其液晶厚度為5μm。
[n]	參考圖5，顯示上述液晶元件41依據圖4之架構進行光相位與驅動電壓關係間校正之校正結果。實驗中共量測五點，五點的位置亦畫於該圖之右上角。從圖5可看出該五個量測點所量測出之結果十分相近，顯示該液晶相位調變器在製作上具有好的均勻度。今將該液晶相位調變器與疊紋干涉儀結合並且運用於四步的相位移技術上，由圖5可知，其相位調變量0(或2π)、π/2、π及3π /2所相對應之驅動電壓分別為2.40、6.35、3.76以及2.95伏特，亦即，輸入驅動電壓為2.40、6.35、3.76以及2.95伏特時，該液晶相位調變器之相位調變量分別為0(或2π)、π/2、π及3π/2。
[n]	四步相位移技術其影像強度的表示式如下：I₁=++2α₁b₁cos[φ+4πfu(x,y)]　(14) I₂=++2α₁b₁cos[π/2+φ+4πfu(x,y)]　(15) I₃=++2α₁b₁cos[π+φ+4πfu(x,y)]　(16) I₄=++2α₁b₁cos[3π/2+φ+4πfu(x,y)]　(17) 對於影像中每一像素(pixel)位置(x,y)，具有位移場u(x,y)資訊的相位角φ+4πfu(x,y)可以使用下式加以求得：
[n]
[n]	參考圖6，顯示四張影像擷取裝置所擷取干涉光束之影像，其分別為液晶相位調變器在相位調變量0(或2π)、π/2、π及3π/2(也就是相對應之驅動電壓分別為2.40、 6.35、3.76以及2.95伏特)情況下，由影像擷取裝置所擷取之影像。
[n]	參考圖7，顯示由處理單元處理圖6之影像後所計算而得之相位圖，此相位圖已將相鄰干涉條紋間的連續位移場以灰階度(grayscale)的型式加以表示。此相位圖也可以依據相同灰階度值訂出等位移的輪廓線，因而干涉儀的空間解析度可以提昇。
[n]	參考圖8，顯示本發明第二實施例之相位移疊紋干涉儀之示意圖，其係為二維系統。本實施例之干涉儀5係由二個垂直方向之第一實施例之干涉儀3所組成，其大致包括：一光源產生器51、一光源反射鏡片52、一繞射光柵 53、第一相位調變器61、一電源供應器(圖中未示)、一第一反射鏡片54、一第二反射鏡片55、一第二相位調變器62、一第三反射鏡片56、一第四反射鏡片57、一影像擷取裝置58、一處理單元(圖中未示)。
[n]	該光源產生器51係用以產生一光束，本實施例之光源產生器51與第一實施例之光源產生器21相同。該光源反射鏡片52係用以將該光束反射至該繞射光柵53。該繞射光柵53係用以將該光束分成一第一光束h、一第二光束i、一第三光束j及一第四光束k。
[n]	該第一相位調變器61係用以調變該第一光束h之光相位，其係與第一實施例之相位調變器33相同。該電源供應器係電連接至該第一相位調變器61，用以提供一驅動電壓至該第一相位調變器61。
[n]	該第一相位調變器61與該第一反射鏡片54之間依序包括：一第一物鏡(圖中未示)、一第一針孔(圖中未示)及一第一準直儀(圖中未示)，其功用及排列方式係與第一實施例之第一物鏡343、第一針孔342及第一準直儀341相同。
[n]	該第一反射鏡片54係用以反射經調變後之該第一光束h至該待測元件59，其係與第一實施例之第一反射鏡片35相同。該待測元件59上之試片光柵591繞射該第一光束h形成一第一調變光束。
[n]	該繞射光柵53與該第二反射鏡片55之間依序包括：一第二物鏡(圖中未示)、一第二針孔(圖中未示)及一第二準直儀(圖中未示)，其功用及排列方式係與第一實施例之第二物鏡363、第二針孔362及第二準直儀361相同。
[n]	該第二反射鏡片55係用以反射該第二光束i至該待測元件59，該待測元件59上之試片光柵591繞射該第二光束i形成一第一參考光束，該第一參考光束與該第一調變光束因干涉而形成一第一干涉光束。
[n]	該第二相位調變器62係用以調變該第三光束j之光相位，其材質與結構係與該第一相位調變器61相同。該電源供應器亦電連接至該第二相位調變器62，用以提供一驅動電壓至該第二相位調變器62。
[n]	該第二相位調變器62與該第三反射鏡片56之間依序包括：一第三物鏡(圖中未示)、一第三針孔(圖中未示)及一第三準直儀(圖中未示)，其功用及排列方式亦與第一實施例之第一物鏡343、第一針孔342及第一準直儀341相同。
[n]	該第三反射鏡片56係用以反射經調變後之該第三光束j至該待測元件59，該待測元件59上之試片光柵591繞射該第三光束j形成一第二調變光束。
[n]	該繞射光柵53與該第四反射鏡片57之間依序包括：一第四物鏡(圖中未示)、一第四針孔(圖中未示)及一第四準直儀(圖中未示)，其功用及排列方式亦與第一實施例之第二物鏡363、第二針孔362及第二準直儀361相同。
[n]	該第四反射鏡片57係用以反射該第四光束k至該待測元件59，該待測元件59上之試片光柵591繞射該第四光束k形成一第二參考光束，該第二參考光束與該第二調變光束因干涉而形成一第二干涉光束。該第一及第二干涉光束係為獨立互不影響。
[n]	該影像擷取裝置58係用以擷取該第一及第二干涉光束之影像，在本實施例中，該影像擷取裝置58係為一CCD攝影機。該處理單元係電連接至該影像擷取裝置58，用以處理該影像擷取裝置58所擷取之影像，以得到該待測元件59之表面狀態，在本實施例中，該處理單元係為一電腦。
[n]	由於疊紋干涉儀在兩個方向的量測是個別獨立且不相關的，因此二維系統之數學理論推導方面與前述一維系統相同。
[n]	上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。因此，習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
	【圖式簡單說明】
[n]	圖1顯示習用相位移疊紋干涉儀之原理示意圖；
[n]	圖2顯示另一種習用相位移疊紋干涉儀之原理示意圖；
[n]	圖3顯示本發明第一實施例之相位移疊紋干涉儀之示意圖，其係為一維系統；
[n]	圖4顯示液晶相位調變器之校正架構之示意圖；
[n]	圖5顯示本發明中液晶相位調變器之光相位調變量與驅動電壓關係圖；
[n]	圖6顯示四張影像擷取裝置所擷取干涉光束之影像；
[n]	圖7顯示由處理單元處理圖6之影像後所計算而得之相位圖；及
[n]	圖8顯示本發明第二實施例之相位移疊紋干涉儀之示意圖，其係為二維系統。
	【主要元件符號說明】
[y]	1．．．習用相位移疊紋干涉儀
[y]	11．．．浸入式干涉儀
[y]	111．．．反射鏡
[y]	12．．．顯微鏡
[y]	13．．．待測元件
[y]	131．．．試片光柵
[y]	14．．．浸入液
[y]	15．．．虛擬參考光柵
[y]	2．．．習用相位移疊紋干涉儀
[y]	21．．．光源產生器
[y]	22．．．光源反射鏡片
[y]	221．．．第一物鏡
[y]	222．．．第二物鏡
[y]	23．．．繞射光柵
[y]	24．．．第一反射鏡片
[y]	25．．．第二反射鏡片
[y]	26．．．第三反射鏡片
[y]	27．．．第四反射鏡片
[y]	28．．．影像擷取裝置
[y]	29．．．待測元件
[y]	291．．．試片光柵
[y]	3．．．本發明第一實施例之相位移疊紋干涉儀
[y]	31．．．光源產生器
[y]	32．．．分光器
[y]	33．．．相位調變器
[y]	341．．．第一準直儀
[y]	342．．．第一針孔
[y]	343．．．第一物鏡
[y]	35．．．第一反射鏡片
[y]	361．．．第二準直儀
[y]	362．．．第二針孔
[y]	363．．．第二物鏡
[y]	37．．．第二反射鏡片
[y]	38．．．影像擷取裝置
[y]	39．．．待測元件
[y]	391．．．試片光柵
[y]	41．．．液晶元件
[y]	42．．．偏振片
[y]	43．．．分析片
[y]	44．．．光源產生器
[y]	45．．．光偵測器
[y]	46．．．外加電壓
[y]	5．．．本發明第二實施例之相位移疊紋干涉儀
[y]	51．．．光源產生器
[y]	52．．．光源反射鏡片
[y]	53．．．繞射光柵
[y]	54．．．第一反射鏡片
[y]	55．．．第二反射鏡片
[y]	56．．．第三反射鏡片
[y]	57．．．第四反射鏡片
[y]	58．．．影像擷取裝置
[y]	59．．．待測元件
[y]	591．．．試片光柵
[y]	61．．．第一相位調變器
[y]	62．．．第二相位調變器

七、

申請專利範圍：

1.一種相位移疊紋干涉儀，包括：一光源產生器，用以產生一光束；一分光器，用以將該光束分成一第一光束及一第二光束；一液晶相位調變器，用以調變該第一光束之光相位，使得該調變後之第一光束與該第二光束形成一干涉光束；及一影像擷取裝置，用以擷取該干涉光束之影像。
2.一種相位移疊紋干涉儀，係用以量測一貼附一試片光柵之待測元件之表面狀態，該干涉儀包括：一光源產生器，用以產生一光束；一分光器，用以將該光束分成一第一光束及一第二光束；一相位調變器，用以調變該第一光束之光相位；一第一反射鏡片，用以反射經調變後之該第一光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第一光束形成一調變光束；一第二反射鏡片，用以反射該第二光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第二光束形成一參考光束，該參考光束與該調變光束因干涉而形成一干涉光束；一影像擷取裝置，用以擷取該干涉光束之影像；及一處理單元，係電連接至該影像擷取裝置，用以處理該影像擷取裝置所擷取之影像，以得到該待測元件之表面狀態。
3.如申請專利範圍第2項之干涉儀，其中該光源產生器係為一氦氖雷射產生器。
4.如申請專利範圍第2項之干涉儀，更包括一第一準直儀，其位於該相位調變器及該第一反射鏡片之間，用以使該第一光束平行地射至該第一反射鏡片。
5.如申請專利範圍第4項之干涉儀，更包括一第一針孔，其位於該相位調變器及該第一準直儀之間，用以使該相位調變器調變後之第一光束轉變成一點光源。
6.如申請專利範圍第5項之干涉儀，更包括一第一物鏡，其位於該相位調變器及該第一針孔之間。
7.如申請專利範圍第2項之干涉儀，其中該相位調變器係為一液晶相位調變器。
8.如申請專利範圍第7項之干涉儀，其中該液晶相位調變器之材質係為平行配向之正型向列型液晶。
9.如申請專利範圍第2項之干涉儀，更包括一電源供應器，其電連接至該相位調變器，用以提供一驅動電壓至該相位調變器。
10.如申請專利範圍第2項之干涉儀，更包括一第二準直儀，其位於該分光器及該第二反射鏡片之間，用以使該第二光束平行地射至該第二反射鏡片。
11.如申請專利範圍第10項之干涉儀，更包括一第二針孔，其位於該分光器及該第二準直儀之間，用以使該分光器所傳送之第二光束轉變成一點光源。
12.如申請專利範圍第11項之干涉儀，更包括一第二物鏡，其位於該分光器及該第二針孔之間。
13.如申請專利範圍第2項之干涉儀，其中該處理單元係為一電腦。
14.如申請專利範圍第2項之干涉儀，其中該影像擷取裝置係為一感光耦合元件(CCD)攝影機。
15.一種相位移疊紋干涉儀，係用以量測一貼附一試片光柵之待測元件之表面狀態，該干涉儀包括：一光源產生器，用以產生一光束；一繞射光柵，用以將該光束分成一第一光束、一第二光束、一第三光束及一第四光束；一第一相位調變器，用以調變該第一光束之光相位；一第一反射鏡片，用以反射經調變後之該第一光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第一光束形成一第一調變光束；一第二反射鏡片，用以反射該第二光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第二光束形成一第一參考光束，該第一參考光束與該第一調變光束因干涉而形成一第一干涉光束；一第二相位調變器，用以調變該第三光束之光相位；一第三反射鏡片，用以反射經調變後之該第三光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第三光束形成一第二調變光束；一第四反射鏡片，用以反射該第四光束至該待測元件，該待測元件上之試片光柵繞射該第四光束形成一第二參考光束，該第二參考光束與該第二調變光束因干涉而形成一第二干涉光束；一影像擷取裝置，用以擷取該第一及第二干涉光束之影像；及一處理單元，係電連接至該影像擷取裝置，用以處理該影像擷取裝置所擷取之影像，以得到該待測元件之表面狀態。
16.如申請專利範圍第15項之干涉儀，其中該光源產生器係為一氦氖雷射產生器。
17.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括一光源反射鏡片，係用以將該光源產生器所產生之光束反射至該反射光柵。
18.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括：一第一準直儀，位於該第一相位調變器及該第一反射鏡片之間，用以使該第一光束平行地射至該第一反射鏡片；一第一針孔，位於該第一相位調變器及該第一準直儀之間，用以使該第一相位調變器調變後之第一光束轉變成一點光源；及一第一物鏡，位於該第一相位調變器及該第一針孔之間。
19.如申請專利範圍第15項之干涉儀，其中該第一及第二相位調變器係為一液晶相位調變器。
20.如申請專利範圍第19項之干涉儀，其中該第一及第二液晶相位調變器之材質係為平行配向之正型向列型液晶。
21.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括一電源供應器，其電連接至該第一及第二相位調變器，用以提供一驅動電壓至該第一及第二相位調變器。
22.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括：一第二準直儀，位於該繞射光柵及該第二反射鏡片之間，用以使該第二光束平行地射至該第二反射鏡片；一第二針孔，位於該繞射光柵及該第二準直儀之間，用以使該第二光束轉變成一點光源；及一第二物鏡，位於該繞射光柵及該第二針孔之間。
23.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括：一第三準直儀，位於該第二相位調變器及該第三反射鏡片之間，用以使該第三光束平行地射至該第三反射鏡片；一第三針孔，位於該第二相位調變器及該第三準直儀之間，用以使該第二相位調變器調變後之第三光束轉變成一點光源；及一第三物鏡，位於該第二相位調變器及該第三針孔之間。
24.如申請專利範圍第15項之干涉儀，更包括：一第四準直儀，位於該繞射光柵及該第四反射鏡片之間，用以使該第四光束平行地射至該第四反射鏡片；一第四針孔，位於該繞射光柵及該第四準直儀之間，用以使該第四光束轉變成一點光源；及一第四物鏡，位於該繞射光柵及該第四針孔之間。
25.如申請專利範圍第15項之干涉儀，其中該處理單元係為一電腦。
26.如申請專利範圍第15項之干涉儀，其中該影像擷取裝置係為一感光耦合元件(CCD)攝影機。

八、	圖式：
	圖1 圖2 圖3 圖4 圖5 圖6 圖7 圖8

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