光學檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種光學檢測系統，包含第一光學模塊及第二光學模塊。第一光學模塊包含第一光源及第一影像擷取單元。第一光源具有第一光軸，第一影像擷取單元具有第一影像擷取軸。第一光軸與第一影像擷取軸相對于檢測平面的法線呈對稱。第一光軸與第一影像擷取軸的間形成第一角度。第二光學模塊包含第二光源及第二影像擷取單元。第二光源具有第二光軸，第二影像擷取單元具有第二影像擷取軸。第二光軸與第二影像擷取軸相對于法線呈對稱。第二光軸與第二影像擷取軸的間形成第二角度，且第二角度不同于第一角度。因此根據本發明的光學檢測系統，即使待測物在檢測平面上具有鏡面，每一光源所發射的大部分光仍可被反射至對應的影像擷取單元。
【專利說明】
光學檢測系統
技術領域
[0001 ] 本發明涉及一種光學檢測系統，特別涉及一種立體測量系統。
【背景技術】
[0002]—般來說，用來測量待測物(Device Under Test, DUT)的三維形狀的方法可分類為接觸式與非接觸式。非接觸式方法通常涉及在待測物上投影激光光點、激光光束或結構(例如，條紋)光，再以逐點掃描、逐線掃描或掃描條紋變形情形。基于光源、物體與成像位置的三角幾何關系，即可推算待測物的三維形狀的高度值。
[0003]圖7為公知光學檢測系統7的示意圖。如圖7所示，光學檢測系統7具有兩個光源70以及攝影機72。兩個光源70分別位于待測物2的兩側，并朝向待測物2發光。攝影機72位于待測物2的正上方，用于接收被待測物2反射的光，借以產生待測物2的對應影像。
[0004]然而，公知光學檢測系統7無法應用至某些待測物，例如具有鏡面的物體。對于具有鏡面的物體來說，會有大量的光無法被反射至攝影機72，因為由物體反射的光遵循反射定律。因此，攝影機72所接收的被反射光的強度太弱，導致影像對比不好，進而影響后續演算法判讀。即使光學檢測系統7被修改以符合反射定律并借以獲得較好的影像對比，被擷取的影像卻會發生陰影(shadow)與影像變形(image distort1n)等問題。影像變形問題可通過演算法進行補償，但是陰影問題則無法克服。
[0005]所以，如何提出一種可解決上述問題的光學檢測系統，是目前業界急需投入研發資源進行研究的項目之一。

【發明內容】

[0006]本發明提供一種光學檢測系統，從而克服現有技術的上述缺陷。
[0007]本發明提供一種光學檢測系統，用于檢測待測物(Device Under Test, DUT)。光學檢測系統包含第一光學模塊以及第二光學模塊。第一光學模塊包含第一光源以及第一影像擷取單元。第一光源具有第一光軸。第一影像擷取單元具有第一影像擷取軸。第一光軸與第一影像擷取軸相對于待測物上的檢測平面的法線呈對稱。第一光軸與第一影像擷取軸之間形成第一角度。第二光學模塊包含第二光源以及第二影像擷取單元。第二光源具有第二光軸。第二影像擷取單元具有第二影像擷取軸。第二光軸與第二影像擷取軸相對于法線呈對稱。第二光軸與第二影像擷取軸之間形成第二角度，并且第二角度不同于第一角度。
[0008]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源與第二影像擷取單元位于法線的一側，并且第二光源與第一影像擷取單元位于法線的另一側。
[0009]在本發明的一個實施方式中，上述的第一角度與第二角度為10度至95度。
[0010]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源與第二光源發射非偏振光或偏振光。
[0011]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源所發射的光在待測物上產生第一條紋圖案。第一條紋圖案具有第一條紋間距。第二光源所發射的光在待測物上產生第二條紋圖案。第二條紋圖案具有第二條紋間距。第二條紋間距與第一條紋間距相同。
[0012]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源所發射的光在待測物上產生第一條紋圖案。第一條紋圖案具有第一條紋間距。第二光源所發射的光在待測物上產生第二條紋圖案。第二條紋圖案具有第二條紋間距。第二條紋間距與第一條紋間距不同。
[0013]本發明另提供一種光學檢測系統，用于檢測待測物。光學檢測系統包含第一光學模塊以及第二光學模塊。第一光學模塊包含第一光源、第一影像擷取單元以及第一濾光器。第一光源具有第一光軸。第一影像擷取單元具有第一影像擷取軸。第一光軸與第一影像擷取軸相對于待測物上的檢測平面的法線呈對稱。第一光軸與第一影像擷取軸之間形成第一角度。第一濾光器位于第一影像擷取軸上，并具有第一透射光譜。第二光學模塊包含第二光源、第二影像擷取單元以及第二濾光器。第二光源具有第二光軸。第二影像擷取單元具有第二影像擷取軸。第二光軸與第二影像擷取軸相對于法線呈對稱。第二光軸與第二影像擷取軸之間形成第二角度。第二角度不同于第一角度。第二濾光器位于第二影像擷取軸上，并具有第二透射光譜偏離第一透射光譜。第一濾光器用于傳遞第一光源所發射的大部分光，并反射第二光源所發射的大部分光。第二濾光器用于反射第一光源所發射的大部分光，并傳遞第二光源所發射的大部分光。
[0014]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源所發射的光具有第一三重態(triplet) ο第一三重態實質上與第一透射光譜匹配。第二光源所發射的光具有第二三重態。第二三重態實質上與第二透射光譜匹配。
[0015]在本發明的一個實施方式中，第一光源、第二濾光器與第二影像擷取單元位于法線的一側。第二光源、第一濾光器與第一影像擷取單元位于法線的另一側。
[0016]本發明還提供一種光學檢測系統，用于檢測待測物。光學檢測系統包含第一光學模塊以及第二光學模塊。第一光學模塊包含第一影像擷取單元、第一濾光器以及第一光源。第一影像擷取單元具有第一影像擷取軸。第一濾光器位于第一影像擷取軸上，并具有第一透射光譜。第一光源用于朝向第一濾光器發射光。第一濾光器用于反射第一光源所發射的大部分光。第一光源被反射的光具有第一光軸。第一光軸實質上與第一影像擷取軸重合。第二光學模塊包含第二影像擷取單元、第二濾光器以及第二光源。第二影像擷取單元具有第二影像擷取軸。第二影像擷取軸與第一影像擷取軸系相對于待測物上的檢測平面的法線呈對稱。第二濾光器位于第二影像擷取軸上，并具有第二透射光譜偏離第一透射光譜。第二光源用于朝向第二濾光器發射光。第二濾光器用于反射第二光源所發射的大部分光。第二光源被反射的光具有第二光軸。第二光軸實質上與第二影像擷取軸重合。第一濾光器還用于傳遞第二光源所發射的大部分光。第二濾光器還用于傳遞第一光源所發射的大部分光。
[0017]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光源所發射的光具有第一三重態。第一三重態實質上與第二透射光譜匹配。第二光源所發射的光具有第二三重態。第二三重態實質上與第一透射光譜匹配。
[0018]在本發明的一個實施方式中，上述的第一光學模塊位于法線的一側，并且第二光學模塊位于法線的另一側。
[0019]在本發明的一個實施方式中，上述的第一影像擷取軸與第二影像擷取軸之間形成第一角度。光學檢測系統還包含第三光學模塊以及第四光學模塊。第三光學模塊包含第三影像擷取單元、第三濾光器以及第三光源。第三影像擷取單元具有第三影像擷取軸。第三濾光器位于第三影像擷取軸上，并具有第一透射光譜。第三光源用于朝向第三濾光器發射光。第三濾光器用于反射第三光源所發射的大部分光。第三光源被反射的光具有第三光軸。第三光軸實質上與第三影像擷取軸重合。第四光學模塊包含第四影像擷取單元、第四濾光器以及第四光源。第四影像擷取單元具有第四影像擷取軸。第四影像擷取軸與第三影像擷取軸相對于法線呈對稱。第三影像擷取軸與第四影像擷取軸之間形成第二角度，并且第二角度不同于第一角度。第四濾光器位于第四影像擷取軸上，并具有第二透射光譜。第四光源用于朝向第四濾光器發射光。第四濾光器用于反射第四光源所發射的大部分光。第四光源被反射的光具有第四光軸。第四光軸實質上與第四影像擷取軸重合。第三濾光器還用于傳遞第四光源所發射的大部分光。第四濾光器還用于傳遞第三光源所發射的大部分光。
[0020]在本發明的一個實施方式中，上述的第三光源所發射的光具有第一三重態。第一三重態實質上與第二透射光譜匹配。第四光源所發射的光具有第二三重態。第二三重態實質上與第一透射光譜匹配。
[0021]在本發明的一個實施方式中，上述的第三光學模塊位于法線的一側，并且第四光學模塊位于法線的另一側。
[0022]在本發明的一個實施方式中，上述的第三光源與第四光源發射非偏振光或偏振光。
[0023]綜上所述，本發明的光學檢測系統排列使每一光源的光軸與對應的影像擷取單元的影像擷取軸相對于檢測平面的法線呈對稱，因此即使待測物在檢測平面上具有鏡面，每一光源所發射的大部分光仍可被反射至對應的影像擷取單元。本發明的光學檢測系統還進一步將光源分別擺放于待測物相對于法線的相對兩側，因此即使影像擷取單元所擷取的影像在不同位置具有陰影，影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像，因此陰影問題即可被解決。進一步來說，本發明的光學檢測系統配置使光學模塊中的光軸與對應的影像擷取軸之間的角度不同于另一光學模塊的角度，借以提升顆粒與短路等問題的檢測能力。再者，通過調整上述角度，可放大光學檢測系統的測量范圍。此外，通過使用僅允許傳遞對應的光源所發射的大部分光的濾光器，所有的影像擷取裝置即可同時擷取影像，進而可提升光學檢測系統的檢測效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明一個實施方式的光學檢測系統的示意圖。
[0025]圖2為第一條紋圖案與第二條紋圖案的測量原理的示意圖。
[0026]圖3為本發明另一個實施方式的光學檢測系統的示意圖。
[0027]圖4A為關于圖3中的第一濾光器的相對透光率-波長線圖。
[0028]圖4B為關于圖3中的第二濾光器的相對透光率-波長線圖。
[0029]圖5A為關于圖3中的第一光源的相對輻射功率-波長線圖。
[0030]圖5B為關于圖3中的第二光源的相對輻射功率-波長線圖。
[0031]圖6為本發明再一個實施方式的光學檢測系統的示意圖。
[0032]圖7為公知光學檢測系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]以下將以附圖公開本發明的多個實施方式，為明確說明起見，許多具體的細節將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些具體的細節不應用于限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些具體的細節是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些公知慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式描述。
[0034]圖1為本發明一個實施方式的光學檢測系統I的示意圖。如圖1所示，光學檢測系統I用于檢測待測物2 (Device Under Test, DUT)。光學檢測系統I包含第一光學模塊10以及第二光學模塊12。第一光學模塊10包含第一光源100以及第一影像擷取單元102。第一光源100具有第一光軸Al對齊待測物2。也就是說，第一光源100的出光面實質上面向待測物2。第一影像擷取單元102具有第一影像擷取軸BI對齊待測物2。也就是說，第一影像擷取單元102的收光面實質上面向待測物2。第一光軸Al與第一影像擷取軸BI相對于待測物2上的檢測平面P的法線N呈對稱。第一光軸Al與第一影像擷取軸BI之間形成第一角度Φ。
[0035]第二光學模塊12包含第二光源120以及第二影像擷取單元122。第二光源120具有第二光軸A2對齊待測物2。也就是說，第二光源120的出光面實質上面向待測物2。第二影像擷取單元122具有第二影像擷取軸B2對齊待測物2。也就是說，第二影像擷取單元122的收光面實質上面向待測物2。第二光軸A2與第二影像擷取軸B2相對于法線N呈對稱。第二光軸A2與第二影像擷取軸B2之間形成第二角度Θ，并且第二角度Θ不同于第一角度Φ。
[0036]在本實施方式中，即使待測物2在檢測平面P上具有鏡面，由于第一光軸Al與第一影像擷取軸BI的排列遵循反射定律，因此第一光源100所發射的大部分光可被反射至第一影像擷取單元102。同樣地，由于第二光軸A2與第二影像擷取軸B2的排列也遵循反射定律，因此第二光源120所發射的大部分光可被反射至第二影像擷取單元122。
[0037]進一步來說，本實施方式的光學檢測系統I配置使第一光學模塊10中的第一光軸Al與第一影像擷取軸BI之間的第一角度Φ不同于第二光學模塊12中的第二光軸A2與第二影像擷取軸B2之間的第二角度Θ，借以提升待測物2上的顆粒與短路等問題的檢測能力。
[0038]在本實施方式中，第一角度Φ與第二角度Θ為10度至95度，但本發明并不以此為限。
[0039]在一個實施方式中，第一光源100與第二影像擷取單元122位于法線N的一側(也即，法線N的右側)，并且第二光源120與第一影像擷取單元102位于法線N的另一側(也即，法線N的左側)。也就是說，第一光源100與第二光源120相對于法線N分別擺放于待測物2的兩側。在其他實施方式中，第一影像擷取單元102與第二影像擷取單元122按序擷取影像。舉例來說，第一光源100發射光至待測物2而第一影像擷取單元102同時擷取待測物2的影像，然后第二光源120發射光至待測物2而第二影像擷取單元122同時擷取待測物2的另一影像。通過此操作，即使第一影像擷取單元102所擷取的影像的左半部以及第二影像擷取單元122所擷取的影像的右半部具有陰影，這些影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像。待測物2的三維形狀即可接著通過演算法由合成影像計算出。因此，陰影問題即可被本實施方式的光學檢測系統I所解決。
[0040]在一個實施方式中，第一光源100與第二光源120發射非偏振光。雖然第一光源100與第二光源120以不同入射角朝向待測物2發射非偏振光，但可獲得較好的均勻性。
[0041]在一個實施方式中，第一光源100與第二光源120發射偏振光。為了在分析某些缺陷或斜面時獲得較好的影像對比，可使用偏振光。
[0042]在一個實施方式中，第一光源100所發射的光在待測物2上產生第一條紋圖案，其中第一條紋圖案由許多條紋所構成。第二光源120所發射的光在待測物2上產生第二條紋圖案，其中第二條紋圖案由許多條紋所構成。第一條紋圖案與第二條紋圖案皆為等間距多線圖案。由不同觀點來看(也即，由第一影像擷取單元102與第二影像擷取單元122)，第一條紋圖案與第二條紋圖案因待測物2的表面形狀而呈現幾何變形。被觀察的條紋圖案含有許多深度線索。條紋的位移允許精確地獲取待測物2的表面上的任何細節的三維座標。為了這個目的，個別條紋必須被鑒定，這可通過例如追蹤或計數條紋而完成(圖案識別方法)。
[0043]圖2為第一條紋圖案與第二條紋圖案的測量原理的示意圖。如圖2所示，具有第一條紋間距Pl的第一條紋圖案的投影與具有第二條紋間距P2的第二條紋圖案的投影皆可個別作為最小測量單位，并且使用此最小測量單位與相移方法(phase-shift method)可有效地解出空間高度(即待測物2的三維形狀)。目前，待測物2的三維形狀可基于相移方法由其反射影像所重建。在相移方法中，至少會取三個(通常是十個)伴隨著輕微位移的條紋的反射影像。此方法的第一理論扣減仰賴具有正弦波形的強度調制的條紋，但此方法對于“矩形”調制條紋來說，例如由液晶顯示器或數字光學處理(Digital Light Processing, DLP)所發出的，也是可行的。通過相移，可解析出條紋間距的1/10倍的表面細節。考慮到第一光源100與第二光源120所發射的結構光的形式以及檢測平面P的高度，這些反射影像即可被分析而重建待測物2的三維形狀。
[0044]在本實施方式中，第二條紋間距P2與第一條紋間距Pl不同。在另一個實施方式中，第二條紋間距P2與第一條紋間距Pl相同。通過以不同入射角(也即，圖2中的角度Φ/2，Θ/2)發射光，光學檢測系統I的測量范圍可被放大。
[0045]圖3為本發明另一個實施方式的光學檢測系統3的示意圖。如圖3所示，光學檢測系統3也用于檢測待測物2。光學檢測系統3包含第一光學模塊30以及第二光學模塊32。第一光學模塊30包含第一光源300、第一影像擷取單兀302以及第一濾光器304。第一光源300具有第一光軸Al對齊待測物2。第一影像擷取單元302具有第一影像擷取軸BI對齊待測物2。第一光軸Al與第一影像擷取軸BI相對于待測物2上的檢測平面P的法線N呈對稱。第一光軸Al與第一影像擷取軸BI之間形成第一角度Φ。第一濾光器304位于第一影像擷取軸BI上，并具有第一透射光譜。
[0046]第二光學模塊32包含第二光源320、第二影像擷取單元322以及第二濾光器324。第二光源320具有第二光軸A2對齊待測物2。第二影像擷取單元322具有第二影像擷取軸B2對齊待測物2。第二光軸A2與第二影像擷取軸B2相對于待測物2上的檢測平面P的法線N呈對稱。第二光軸A2與第二影像擷取軸B2之間形成第二角度0。第二濾光器324位于第二影像擷取軸B2上，并具有第二透射光譜偏離第一透射光譜。
[0047]第一濾光器304用于傳遞第一光源300所發射的大部分光，并反射第二光源320所發射的大部分光。第二濾光器324用于反射第一光源300所發射的大部分光，并傳遞第二光源320所發射的大部分光。換句話說，第一光源300所發射的光穿過第一濾光器304的透光率大于第二光源320所發射的光穿過第一濾光器304的透光率，而第一光源300所發射的光穿過第二濾光器324的透光率小于第二光源320所發射的光穿過第二濾光器324的透光率。
[0048]圖4A為關于圖3中的第一濾光器304的相對透光率-波長線圖。圖4B為關于圖3中的第二濾光器324的相對透光率-波長線圖。如圖4A與圖4B所示，可以清楚得知第二透射光譜偏離第一透射光譜。舉例來說，第一濾光器304與第二濾光器324皆具有39層膜(未圖示)。每一層膜因其特定材料與厚度的緣故，而具有特定透射光譜。因此，第一透射光譜可通過調整第一濾光器304的膜的材料與厚度而控制，且第二透射光譜可通過調整第二濾光器324的膜的材料與厚度而控制。
[0049]圖5A為關于圖3中的第一光源300的相對輻射功率-波長線圖。圖5B為關于圖3中的第二光源320的相對輻射功率-波長線圖。如圖5A與圖5B所示，第一光源300所發射的光具有第一三重態(triplet)R1，G1，BI。第一三重態Rl，Gl，BI實質上與第一濾光器304的第一透射光譜匹配。第二光源320所發射的光具有第二三重態R2，G2，B2。第二三重態R2，G2, B2實質上與第二濾光器324的第二透射光譜匹配。因此，使第一濾光器304傳遞第一光源300所發射的大部分光，并反射第二光源320所發射的大部分光，以及使第二濾光器324反射第一光源300所發射的大部分光，并傳遞第二光源320所發射的大部分光的目的即可達成。
[0050]根據上述配置，第一光源300與第二光源320可同時朝向待測物2發射光，而第一影像擷取單元302與第二影像擷取單元322可同時擷取待測物2的影像，進而可提升光學檢測系統3的檢測效率。
[0051]在本實施方式中，即使待測物2在檢測平面P上具有鏡面，第一光源300所發射的大部分光仍可被反射至第一影像擷取單元302，因為第一光軸Al與第一影像擷取軸BI的排列遵循反射定律，同樣地，第二光源320所發射的大部分光仍可被反射至第二影像擷取單元322，因為第二光軸A2與第二影像擷取軸B2的排列也遵循反射定律。
[0052]進一步來說，本實施方式的光學檢測系統3配置使第一光學模塊30的第一光軸Al與第一影像擷取軸BI之間的第一角度Φ不同于第二光學模塊32的第二光軸A2與第二影像擷取軸B2之間的第二角度Θ，進而可提升待測物2上的顆粒與短路等問題的檢測能力。
[0053]在一個實施方式中，第一角度Φ與第二角度Θ為10度至95度，但本發明并不以此為限。
[0054]在本實施方式中，第一光源300、第二濾光器324與第二影像擷取單元322位于法線N的一側(也即，法線N的右側)，而第二光源320、第一濾光器304與第一影像擷取單元302位于法線N的另一側(也即，法線N的左側)。也就是說，第一光源300與第二光源320相對于法線N分別擺放于待測物2的兩側。如前文所提到的，第一影像擷取單元302與第二影像擷取單元322可同時擷取影像。通過此配置，即使第一影像擷取單元302所擷取的影像的左半部以及第二影像擷取單元322所擷取的影像的右半部具有陰影(因為第一濾光器304與第二濾光器324分別僅允許第一光源300與第二光源320所發射的光透射)，這些影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像。待測物2的三維形狀即可接著通過演算法由合成影像計算出。因此，陰影問題也可被本實施方式的光學檢測系統3所解決。
[0055]在一個實施方式中，第一光源300與第二光源320發射非偏振光。雖然第一光源300與第二光源320以不同入射角朝向待測物2發射非偏振光，但可獲得較好的均勻性。
[0056]在一個實施方式中，第一光源300與第二光源320發射偏振光。為了在分析某些缺陷或斜面時獲得較好的影像對比，可使用偏振光。
[0057]在一個實施方式中，第一光源300所發射的光在待測物2上產生第一條紋圖案，其中第一條紋圖案由許多條紋所構成。第二光源320所發射的光在待測物2上產生第二條紋圖案，其中第二條紋圖案由許多條紋所構成。待測物2的三維形狀可基于前述的圖案識別方法與相移方法由其反射影像所重建，在此不再描述。
[0058]圖6為本發明再一個實施方式的光學檢測系統5的不意圖。如圖6所不，光學檢測系統5也用于檢測待測物2。光學檢測系統5包含第一光學模塊50以及第二光學模塊52。第一光學模塊50包含第一影像擷取單兀500、第一濾光器502以及第一光源504。第一影像擷取單元500具有第一影像擷取軸BI對齊待測物2。第一濾光器502位于第一影像擷取軸BI上，并具有第一透射光譜。第一光源504用于朝向第一濾光器502發射光。第一濾光器502用于反射第一光源504所發射的大部分光。第一光源504被反射的光具有第一光軸Al，且第一光軸Al實質上與第一影像擷取軸BI重合。
[0059]第二光學模塊52包含第二影像擷取單元520、第二濾光器522以及第二光源524。第二影像擷取單元520具有第二影像擷取軸B2對齊待測物2。第二影像擷取軸B2與第一影像擷取軸BI相對于待測物2上的檢測平面P的法線N呈對稱。第二濾光器522位于第二影像擷取軸B2上，并具有第二透射光譜偏離第一透射光譜。第二光源524用于朝向第二濾光器522發射光。第二濾光器522用于反射第二光源524所發射的大部分光。第二光源524被反射的光具有第二光軸A2，且第二光軸A2實質上與第二影像擷取軸B2重合。
[0060]第一濾光器502還用于傳遞第二光源524所發射的大部分光，而第二濾光器522還用于傳遞第一光源504所發射的大部分光。換句話說，第一光源504所發射的光穿過第二濾光器522的透光率大于第二光源524所發射的光穿過第二濾光器522的透光率，而第一光源504所發射的光穿過第一濾光器502的透光率小于第二光源524所發射的光穿過第一濾光器502的透光率。
[0061]如圖4A與圖4B所示，可以清楚得知第二透射光譜偏離第一透射光譜。如圖5A與圖5B所示，第一光源504所發射的光具有第一三重態Rl，Gl, BI。第一三重態Rl，Gl, BI實質上與第二透射光譜匹配。第二光源524所發射的光具有第二三重態R2，G2, B2。第二三重態R2，G2, B2實質上與第一透射光譜匹配。因此，使第一濾光器502傳遞第二光源524所發射的大部分光，并反射第一光源504所發射的大部分光，以及使第二濾光器522反射第二光源524所發射的大部分光，并傳遞第一光源504所發射的大部分光的目的即可達成。
[0062]根據上述配置，第一光源504與第二光源524可同時朝向待測物2發射光，而第一影像擷取單元500與第二影像擷取單元520可同時擷取待測物2的影像，進而可提升光學檢測系統5的檢測效率。
[0063]在本實施方式中，即使待測物2在檢測平面P上具有鏡面，第一光源504所發射的大部分光仍可被反射至第二影像擷取單元520，因為第一光軸Al與第二影像擷取軸B2的排列遵循反射定律，同樣地，第二光源524所發射的大部分光仍可被反射至第一影像擷取單元500，因為第二光軸A2與第一影像擷取軸BI的排列也遵循反射定律。
[0064]在一個實施方式中，第一光學模塊50位于法線N的一側(也即，法線N的左側)，并且第二光學模塊52位于法線N的另一側(也即，法線N的右側)。也就是說，第一光源504與第二光源524相對于法線N分別擺放于待測物2的兩側。如前文所提到的，第一影像擷取單元500與第二影像擷取單元520可同時擷取影像。通過此配置，即使第一影像擷取單元500所擷取的影像的左半部以及第二影像擷取單元520所擷取的影像的右半部具有陰影(因為第一濾光器502與第二濾光器522分別僅允許第二光源524與第一光源504所發射的光透射)，這些影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像。待測物2的三維形狀即可接著通過演算法由合成影像計算出。因此，陰影問題也可被本實施方式的光學檢測系統5所解決。
[0065]在一個實施方式中，第一光源504與第二光源524發射非偏振光。雖然第一光源504與第二光源524以不同入射角朝向待測物2發射非偏振光，但可獲得較好的均勻性。
[0066]在一個實施方式中，第一光源504與第二光源524發射偏振光。為了在分析某些缺陷或斜面時獲得較好的影像對比，可使用偏振光。
[0067]如圖6所不，光學檢測系統5還包含第三光學模塊54以及第四光學模塊56。第三光學模塊54包含第三影像擷取單元540、第三濾光器542以及第三光源544。第三影像擷取單元540具有第三影像擷取軸B3對齊待測物2。第三濾光器542位于第三影像擷取軸B3上，并具有第一透射光譜。第三光源544用于朝向第三濾光器542發射光。第三濾光器542用于反射第三光源544所發射的大部分光。第三光源544被反射的光具有第三光軸A3，且第三光軸A3實質上與第三影像擷取軸B3重合。第四光學模塊56包含第四影像擷取單元560、第四濾光器562以及第四光源564。第四影像擷取單元560具有第四影像擷取軸B4對齊待測物2。第四影像擷取軸B4與第三影像擷取軸B3相對于法線N呈對稱。第四濾光器562位于第四影像擷取軸B4上，并具有第二透射光譜。第四光源564用于朝向第四濾光器562發射光。第四濾光器562用于反射第四光源564所發射的大部分光。第四光源564被反射的光具有第四光軸A4，且第四光軸A4實質上與第四影像擷取軸B4重合。
[0068]須注意的是，第三濾光器542還用于傳遞第四光源564所發射的大部分光，且第四濾光器562還用于傳遞第三光源544所發射的大部分光。換句話說，第三光源544所發射的光穿過第四濾光器562的透光率大于第四光源564所發射的光穿過第四濾光器562的透光率，而第三光源544所發射的光穿過第三濾光器542的透光率小于第四光源564所發射的光穿過第三濾光器542的透光率。
[0069]如圖4A與圖4B所示，可以清楚得知第二透射光譜偏離第一透射光譜。配合參考圖5A與圖5B，第三光源544所發射的光具有第一三重態Rl，Gl, BI。第一三重態Rl，Gl, BI實質上與第二透射光譜匹配。第四光源564所發射的光具有第二三重態R2，G2, B2。第二三重態R2，G2, B2實質上與第一透射光譜匹配。因此，使第三濾光器542傳遞第四光源564所發射的大部分光，并反射第三光源544所發射的大部分光，以及使第四濾光器562反射第四光源564所發射的大部分光，并傳遞第三光源544所發射的大部分光的目的即可達成。
[0070]根據上述配置，第三光源544與第四光源564可同時朝向待測物2發射光，而第三影像擷取單元540與第四影像擷取單元560可同時擷取待測物2的影像，進而可提升光學檢測系統5的檢測效率。[0071 ] 在本實施方式中，即使待測物2在檢測平面P上具有鏡面，第三光源544所發射的大部分光仍可被反射至第四影像擷取單元560，因為第三光軸A3與第四影像擷取軸B4的排列遵循反射定律，同樣地，第四光源564所發射的大部分光仍可被反射至第三影像擷取單元540，因為第四光軸A4與第三影像擷取軸B3的排列也遵循反射定律。
[0072]在一個實施方式中，第三光學模塊54位于法線N的一側(也即，法線N的右側)，并且第四光學模塊56位于法線N的另一側(也即，法線N的左側)。也就是說，第三光源544與第四光源564相對于法線N分別擺放于待測物2的兩側。如前文所提到的，第三影像擷取單元540與第四影像擷取單元560可同時擷取影像。通過此配置，即使第三影像擷取單元540所擷取的影像的右半部以及第四影像擷取單元560所擷取的影像的左半部具有陰影(因為第三濾光器542與第四濾光器562分別僅允許第四光源564與第三光源544所發射的光透射)，這些影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像。待測物2的三維形狀即可接著通過演算法由合成影像計算出。因此，陰影問題也可被本實施方式的光學檢測系統5所解決。
[0073]在一個實施方式中，第一影像擷取軸BI與第二影像擷取軸B2之間形成第一角度Φ。第三影像擷取軸B3與第四影像擷取軸B4之間形成第二角度Θ，并且第二角度Θ不同于第一角度Φ。本實施方式的光學檢測系統5配置使第一光學模塊50的第一影像擷取軸BI與第二光學模塊52的第二影像擷取軸B2之間的第一角度Φ不同于第三光學模塊54的第三影像擷取軸B3與第四光學模塊56的第四影像擷取軸B4之間的第二角度?，進而可提升待測物2上的顆粒與短路等問題的檢測能力。
[0074]在一個實施方式中，第一角度Φ與第二角度Θ為10度至95度，但本發明并不以此為限。
[0075]在一個實施方式中，第三光源544與第四光源564發射非偏振光。雖然第三光源544與第四光源564以不同入射角朝向待測物2發射非偏振光，但可獲得較好的均勻性。
[0076]在一個實施方式中，第三光源544與第四光源564發射偏振光。為了在分析某些缺陷或斜面時獲得較佳的影像對比，可使用偏振光。
[0077]值得注意的是，本實施方式的光學檢測系統5使用四組光學模塊，因此本實施方式相較于圖3的實施方式可獲得較多資訊。
[0078]由以上對于本發明的具體實施例的詳述，可以明顯地看出，本發明的光學檢測系統排列使每一光源的光軸與對應的影像擷取單元的影像擷取軸相對于檢測平面的法線呈對稱，因此即使待測物在檢測平面上具有鏡面，每一光源所發射的大部分光仍可被反射至對應的影像擷取單元。本發明的光學檢測系統還進一步將光源分別擺放于待測物相對于法線的相對兩側，因此即使影像擷取單元所擷取的影像在不同位置具有陰影，影像可進一步被分析與合成而獲得不具有陰影的合成影像，因此陰影問題即可被解決。進一步來說，本發明的光學檢測系統配置使光學模塊中的光軸與對應的影像擷取軸之間的角度不同于另一光學模塊的角度，借以提升顆粒與短路等問題的檢測能力。再者，通過調整上述角度，可放大光學檢測系統的測量范圍。此外，通過使用僅允許傳遞對應的光源所發射的大部分光的濾光器，所有的影像擷取裝置即可同時擷取影像，進而可提升光學檢測系統的檢測效率。
[0079]雖然本發明已以實施方式公開如上，然其并不用于限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作各種不同的選擇和修改，因此本發明的保護范圍由權利要求書及其等同形式所限定。
【主權項】
1.一種光學檢測系統，用于檢測待測物，其特征在于，所述光學檢測系統包含: 第一光學模塊，其包含: 第一光源，其具有第一光軸；以及 第一影像擷取單元，其具有第一影像擷取軸，其中所述第一光軸與所述第一影像擷取軸相對于所述待測物上的檢測平面的法線呈對稱，并且所述第一光軸與所述第一影像擷取軸之間形成第一角度；以及第二光學模塊，其包含: 第二光源，其具有第二光軸；以及 第二影像擷取單元，其具有第二影像擷取軸，其中所述第二光軸與所述第二影像擷取軸相對于所述法線呈對稱，所述第二光軸與所述第二影像擷取軸之間形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度。2.如權利要求1所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源與所述第二影像擷取單元位于所述法線的一側，并且所述第二光源與所述第一影像擷取單元位于所述法線的另一側。3.如權利要求1所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一角度與所述第二角度為10度至95度。4.如權利要求1所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源與所述第二光源發射非偏振光或偏振光。5.如權利要求1所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源所發射的光在所述待測物上產生第一條紋圖案，所述第一條紋圖案具有第一條紋間距，所述第二光源所發射的光在所述待測物上產生第二條紋圖案，所述第二條紋圖案具有第二條紋間距，并且所述第二條紋間距與所述第一條紋間距相同。6.如權利要求1所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源所發射的光在所述待測物上產生第一條紋圖案，所述第一條紋圖案具有第一條紋間距，所述第二光源所發射的光在所述待測物上產生第二條紋圖案，所述第二條紋圖案具有第二條紋間距，并且所述第二條紋間距與所述第一條紋間距不同。7.一種光學檢測系統，用于檢測待測物，其特征在于，所述光學檢測系統包含: 第一光學模塊，其包含: 第一光源，其具有第一光軸； 第一影像擷取單元，其具有第一影像擷取軸，其中所述第一光軸與所述第一影像擷取軸相對于所述待測物上的檢測平面的法線呈對稱，并且所述第一光軸與所述第一影像擷取軸之間形成第一角度；以及 第一濾光器，其位于所述第一影像擷取軸上，并具有第一透射光譜；以及 第二光學模塊，其包含: 第二光源，其具有第二光軸； 第二影像擷取單元，其具有第二影像擷取軸，其中所述第二光軸與所述第二影像擷取軸相對于所述法線呈對稱，所述第二光軸與所述第二影像擷取軸之間形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度；以及 第二濾光器，其位于所述第二影像擷取軸上，并具有第二透射光譜偏離所述第一透射光譜， 其中所述第一濾光器用于傳遞所述第一光源所發射的大部分光，并反射所述第二光源所發射的大部分光，并且所述第二濾光器用于反射所述第一光源所發射的大部分光，并傳遞所述第二光源所發射的大部分光。8.如權利要求7所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源所發射的光具有第一三重態，所述第一三重態與所述第一透射光譜匹配，所述第二光源所發射的光具有第二三重態，并且所述第二三重態與所述第二透射光譜匹配。9.如權利要求7所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源、所述第二濾光器與所述第二影像擷取單元位于所述法線的一側，并且所述第二光源、所述第一濾光器與所述第一影像擷取單元位于所述法線的另一側。10.如權利要求7所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一角度與所述第二角度為10度至95度。11.如權利要求7項所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源與所述第二光源發射非偏振光或偏振光。12.一種光學檢測系統，用于檢測待測物，其特征在于，所述光學檢測系統包含: 第一光學模塊，其包含: 第一影像擷取單元，其具有第一影像擷取軸； 第一濾光器，其位于所述第一影像擷取軸上，并具有第一透射光譜；以及 第一光源，其用于朝向所述第一濾光器發射光，其中所述第一濾光器用于反射所述第一光源所發射的大部分光，所述第一光源被反射的光具有第一光軸，并且所述第一光軸與所述第一影像擷取軸重合；以及 第二光學模塊，其包含: 第二影像擷取單元，其具有第二影像擷取軸，其中所述第二影像擷取軸與所述第一影像擷取軸相對于所述待測物上的檢測平面的法線呈對稱； 第二濾光器，其位于所述第二影像擷取軸上，并具有第二透射光譜偏離所述第一透射光譜；以及 第二光源，其用于朝向所述第二濾光器發射光，其中所述第二濾光器用于反射所述第二光源所發射的大部分光，所述第二光源被反射的光具有第二光軸，并且所述第二光軸與所述第二影像擷取軸重合， 其中所述第一濾光器還用于傳遞所述第二光源所發射的大部分光，并且所述第二濾光器還用于傳遞所述第一光源所發射的大部分光。13.如權利要求12所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源所發射的光具有第一三重態，所述第一三重態與所述第二透射光譜匹配，所述第二光源所發射的光具有第二三重態，并且所述第二三重態與所述第一透射光譜匹配。14.如權利要求12所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光學模塊位于所述法線的一側，并且所述第二光學模塊位于所述法線的另一側。15.如權利要求12所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一光源與所述第二光源發射非偏振光或偏振光。16.如權利要求12所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一影像擷取軸與所述第二影像擷取軸之間形成第一角度，并且所述光學檢測系統還包含: 第三光學模塊，其包含: 第三影像擷取單元，其具有第三影像擷取軸； 第三濾光器，其位于所述第三影像擷取軸上，并具有所述第一透射光譜；以及第三光源，其用于朝向所述第三濾光器發射光，其中所述第三濾光器用于反射所述第三光源所發射的大部分光，所述第三光源被反射的光具有第三光軸，并且所述第三光軸與所述第三影像擷取軸重合；以及第四光學模塊，其包含: 第四影像擷取單元，其具有第四影像擷取軸，其中所述第四影像擷取軸與所述第三影像擷取軸相對于所述法線呈對稱，所述第三影像擷取軸與所述第四影像擷取軸之間形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度； 第四濾光器，其位于所述第四影像擷取軸上，并具有所述第二透射光譜；以及第四光源，其用于朝向所述第四濾光器發射光，其中所述第四濾光器用于反射所述第四光源所發射的大部分光，所述第四光源被反射的光具有第四光軸，并且所述第四光軸與所述第四影像擷取軸重合， 其中所述第三濾光器還用于傳遞所述第四光源所發射的大部分光，并且所述第四濾光器還用于傳遞所述第三光源所發射的大部分光。17.如權利要求16所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第三光源所發射的光具有第一三重態，所述第一三重態與所述第二透射光譜匹配，所述第四光源所發射的光具有第二三重態，并且所述第二三重態與所述第一透射光譜匹配。18.如權利要求16所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第三光學模塊位于所述法線的一側，并且所述第四光學模塊位于所述法線的另一側。19.如權利要求16所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第一角度與所述第二角度為10度至95度。20.如權利要求16所述的光學檢測系統，其特征在于，所述第三光源與所述第四光源發射非偏振光或偏振光。
【文檔編號】G01B11/25GK105890545SQ201510037307
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月26日
【發明人】余良彬, 溫光溥, 王湧鋒
【申請人】德律科技股份有限公司