[发明专利]用于观察样品表面的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于观察样品表面的外观的设备，包括用于从预 定方向照射所述表面的光源以及用于观察该表面的装置。

背景技术

措辞外观在此说明书中用于样品表面的面貌和/或属性的每种组 合以及观察者对它们的感知，包括表面起伏、表面色彩、表面的光反 射和光吸收属性等。观察是通用措辞，其可包括对表面外观的检查和 /或记录和/或分析。

为了观察样品表面的外观，可以从特定方向观看表面，光束由此 从另一方向引导至该表面。藉此，依赖于光的方向、强度和色彩以及 依赖于朝该表面观看的方向，可以获得有关该表面的不同信息。观察 到的外观可包括诸如皮肤上的毛发这样的表面的纹理和/或起伏或隆 起或突起，且对于该表面本身或多或少半透明的情形，观察到的外观 可包括表面下的纹理和/或色彩和/或形貌，即亚表面。该观察可被记 录和/或分析。

非接触和无扰动监测技术在许多技术领域对于确定表面和/或亚 表面形貌是有用的。此外，具有几何形状的材料缺陷或者其他特征的 类型和密度可以使用这种技术来表征。这种技术的另一种用途是分析 人体皮肤的特性和状态。也可以利用该设备来校准在不同太阳照射和 视角下地球的空中或太空摄影上呈现的表面的光学属性。为此目的， 地球表面的区域，例如不同类型的土壤、道路密封或者植被，可以通 过该设备来观察，且该观察可以与地球表面的相片比较。

具体而言，当形貌细节将被分析时，期望从不同方向观察表面外 观，由此光源也可以从一个或多个预定方向(相对于表面平面的不同 角度)照射该表面。

具体而言，当较大物体的表面例如一块人体皮肤要被观察时，不 可能将样品置于设备的内部。这种情况下，设备应置于样品或一部分 样品上或与之相抵，由此使得待观察表面的位置位于设备的外侧。

美国专利No.4,575,244公开了一种用于散射辐射的检测系统，其 包括正交入射地以0°角照射在样品上的固定辐射源。美国专利No. 4,360,275公开了一种用于测量光学散射的装置，其包括用于照射束 的固定的单个入射孔以及用于未散射光出射的直径上对置的固定的 单个出射孔。

发明内容

本发明的一个目的是一种用于观察样品表面的外观的设备，其包 括用于从预定方向照射所述表面的光源，该表面由此从许多不同方向 被同时观察，使得样品的分析可以基于一次观察。

本发明的另一目的是一种用于观察样品表面的外观的设备，其包 括用于从预定方向照射所述表面的光源，该表面由此从不同方向被同 时观察，且该样品由此可以位于该设备的外侧。

为了实现这些目的之一或二者，观察表面的装置包括相对于待观 察表面位于不同方向的多个基本平坦的平面镜以及用于观察所述平 面镜的光学系统，由此每个平面镜反射该样品表面的图像到该光学系 统的图像接收部分，即透镜或反射镜等。因此，该平面镜的位置可以 固定或者可调整。镜子基本平坦，即，它们是平坦的或者它们小程度 偏离平坦形状从而放大或缩小它们朝光学系统的图像接收部分反射 的图像。因此，镜子可以是少许凸的或凹的。不过在本说明书中它们 指的是平面镜。该光源的位置是可调整的，使得该样品表面可以从不同 预定方向被照射。

在优选实施例中，该平面镜设置在离待观察表面的位置基本相等距 离的位置上，即该表面位置上方的假想球形穹面表面附近，由此该位置 位于该穹面的中心。由此，平面镜可以沿线设置，即沿着该假想穹面表 面的圆的一部分设置，或者平面镜可以设置在所述表面的格栅中，即， 分布在该假想穹面的表面上。平面镜的位置的所有其他分布是可行的。

优选地，该平面镜设置在离该光学系统的该图像接收部分基本相等 距离的位置上，该图像接收部分即为接收由该平面镜反射的图像的透镜 或反射镜等。如果如上所述，平面镜位于假想球形穹面的表面附近，则 光学系统的图像接收部分就如待观察表面那样，位于该穹面的中心附近。 这样，光学系统通过距离相同的不同反射镜观察该表面，使得图像是可 比较的。