光学检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光学检测系统，包含第一光学模块及第二光学模块。第一光学模块包含第一光源及第一影像撷取单元。第一光源具有第一光轴，第一影像撷取单元具有第一影像撷取轴。第一光轴与第一影像撷取轴相对于检测平面的法线呈对称。第一光轴与第一影像撷取轴的间形成第一角度。第二光学模块包含第二光源及第二影像撷取单元。第二光源具有第二光轴，第二影像撷取单元具有第二影像撷取轴。第二光轴与第二影像撷取轴相对于法线呈对称。第二光轴与第二影像撷取轴的间形成第二角度，且第二角度不同于第一角度。因此根据本发明的光学检测系统，即使待测物在检测平面上具有镜面，每一光源所发射的大部分光仍可被反射至对应的影像撷取单元。
【专利说明】
光学检测系统
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种光学检测系统，特别涉及一种立体测量系统。
【背景技术】
[0002]—般来说，用来测量待测物(Device Under Test, DUT)的三维形状的方法可分类为接触式与非接触式。非接触式方法通常涉及在待测物上投影激光光点、激光光束或结构(例如，条纹)光，再以逐点扫描、逐线扫描或扫描条纹变形情形。基于光源、物体与成像位置的三角几何关系，即可推算待测物的三维形状的高度值。
[0003]图7为公知光学检测系统7的示意图。如图7所示，光学检测系统7具有两个光源70以及摄影机72。两个光源70分别位于待测物2的两侧，并朝向待测物2发光。摄影机72位于待测物2的正上方，用于接收被待测物2反射的光，借以产生待测物2的对应影像。
[0004]然而，公知光学检测系统7无法应用至某些待测物，例如具有镜面的物体。对于具有镜面的物体来说，会有大量的光无法被反射至摄影机72，因为由物体反射的光遵循反射定律。因此，摄影机72所接收的被反射光的强度太弱，导致影像对比不好，进而影响后续演算法判读。即使光学检测系统7被修改以符合反射定律并借以获得较好的影像对比，被撷取的影像却会发生阴影(shadow)与影像变形(image distort1n)等问题。影像变形问题可通过演算法进行补偿，但是阴影问题则无法克服。
[0005]所以，如何提出一种可解决上述问题的光学检测系统，是目前业界急需投入研发资源进行研究的项目之一。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种光学检测系统，从而克服现有技术的上述缺陷。
[0007]本发明提供一种光学检测系统，用于检测待测物(Device Under Test, DUT)。光学检测系统包含第一光学模块以及第二光学模块。第一光学模块包含第一光源以及第一影像撷取单元。第一光源具有第一光轴。第一影像撷取单元具有第一影像撷取轴。第一光轴与第一影像撷取轴相对于待测物上的检测平面的法线呈对称。第一光轴与第一影像撷取轴之间形成第一角度。第二光学模块包含第二光源以及第二影像撷取单元。第二光源具有第二光轴。第二影像撷取单元具有第二影像撷取轴。第二光轴与第二影像撷取轴相对于法线呈对称。第二光轴与第二影像撷取轴之间形成第二角度，并且第二角度不同于第一角度。
[0008]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源与第二影像撷取单元位于法线的一侧，并且第二光源与第一影像撷取单元位于法线的另一侧。
[0009]在本发明的一个实施方式中，上述的第一角度与第二角度为10度至95度。
[0010]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源与第二光源发射非偏振光或偏振光。
[0011]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源所发射的光在待测物上产生第一条纹图案。第一条纹图案具有第一条纹间距。第二光源所发射的光在待测物上产生第二条纹图案。第二条纹图案具有第二条纹间距。第二条纹间距与第一条纹间距相同。
[0012]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源所发射的光在待测物上产生第一条纹图案。第一条纹图案具有第一条纹间距。第二光源所发射的光在待测物上产生第二条纹图案。第二条纹图案具有第二条纹间距。第二条纹间距与第一条纹间距不同。
[0013]本发明另提供一种光学检测系统，用于检测待测物。光学检测系统包含第一光学模块以及第二光学模块。第一光学模块包含第一光源、第一影像撷取单元以及第一滤光器。第一光源具有第一光轴。第一影像撷取单元具有第一影像撷取轴。第一光轴与第一影像撷取轴相对于待测物上的检测平面的法线呈对称。第一光轴与第一影像撷取轴之间形成第一角度。第一滤光器位于第一影像撷取轴上，并具有第一透射光谱。第二光学模块包含第二光源、第二影像撷取单元以及第二滤光器。第二光源具有第二光轴。第二影像撷取单元具有第二影像撷取轴。第二光轴与第二影像撷取轴相对于法线呈对称。第二光轴与第二影像撷取轴之间形成第二角度。第二角度不同于第一角度。第二滤光器位于第二影像撷取轴上，并具有第二透射光谱偏离第一透射光谱。第一滤光器用于传递第一光源所发射的大部分光，并反射第二光源所发射的大部分光。第二滤光器用于反射第一光源所发射的大部分光，并传递第二光源所发射的大部分光。
[0014]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源所发射的光具有第一三重态(triplet) ο第一三重态实质上与第一透射光谱匹配。第二光源所发射的光具有第二三重态。第二三重态实质上与第二透射光谱匹配。
[0015]在本发明的一个实施方式中，第一光源、第二滤光器与第二影像撷取单元位于法线的一侧。第二光源、第一滤光器与第一影像撷取单元位于法线的另一侧。
[0016]本发明还提供一种光学检测系统，用于检测待测物。光学检测系统包含第一光学模块以及第二光学模块。第一光学模块包含第一影像撷取单元、第一滤光器以及第一光源。第一影像撷取单元具有第一影像撷取轴。第一滤光器位于第一影像撷取轴上，并具有第一透射光谱。第一光源用于朝向第一滤光器发射光。第一滤光器用于反射第一光源所发射的大部分光。第一光源被反射的光具有第一光轴。第一光轴实质上与第一影像撷取轴重合。第二光学模块包含第二影像撷取单元、第二滤光器以及第二光源。第二影像撷取单元具有第二影像撷取轴。第二影像撷取轴与第一影像撷取轴系相对于待测物上的检测平面的法线呈对称。第二滤光器位于第二影像撷取轴上，并具有第二透射光谱偏离第一透射光谱。第二光源用于朝向第二滤光器发射光。第二滤光器用于反射第二光源所发射的大部分光。第二光源被反射的光具有第二光轴。第二光轴实质上与第二影像撷取轴重合。第一滤光器还用于传递第二光源所发射的大部分光。第二滤光器还用于传递第一光源所发射的大部分光。
[0017]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光源所发射的光具有第一三重态。第一三重态实质上与第二透射光谱匹配。第二光源所发射的光具有第二三重态。第二三重态实质上与第一透射光谱匹配。
[0018]在本发明的一个实施方式中，上述的第一光学模块位于法线的一侧，并且第二光学模块位于法线的另一侧。
[0019]在本发明的一个实施方式中，上述的第一影像撷取轴与第二影像撷取轴之间形成第一角度。光学检测系统还包含第三光学模块以及第四光学模块。第三光学模块包含第三影像撷取单元、第三滤光器以及第三光源。第三影像撷取单元具有第三影像撷取轴。第三滤光器位于第三影像撷取轴上，并具有第一透射光谱。第三光源用于朝向第三滤光器发射光。第三滤光器用于反射第三光源所发射的大部分光。第三光源被反射的光具有第三光轴。第三光轴实质上与第三影像撷取轴重合。第四光学模块包含第四影像撷取单元、第四滤光器以及第四光源。第四影像撷取单元具有第四影像撷取轴。第四影像撷取轴与第三影像撷取轴相对于法线呈对称。第三影像撷取轴与第四影像撷取轴之间形成第二角度，并且第二角度不同于第一角度。第四滤光器位于第四影像撷取轴上，并具有第二透射光谱。第四光源用于朝向第四滤光器发射光。第四滤光器用于反射第四光源所发射的大部分光。第四光源被反射的光具有第四光轴。第四光轴实质上与第四影像撷取轴重合。第三滤光器还用于传递第四光源所发射的大部分光。第四滤光器还用于传递第三光源所发射的大部分光。
[0020]在本发明的一个实施方式中，上述的第三光源所发射的光具有第一三重态。第一三重态实质上与第二透射光谱匹配。第四光源所发射的光具有第二三重态。第二三重态实质上与第一透射光谱匹配。
[0021]在本发明的一个实施方式中，上述的第三光学模块位于法线的一侧，并且第四光学模块位于法线的另一侧。
[0022]在本发明的一个实施方式中，上述的第三光源与第四光源发射非偏振光或偏振光。
[0023]综上所述，本发明的光学检测系统排列使每一光源的光轴与对应的影像撷取单元的影像撷取轴相对于检测平面的法线呈对称，因此即使待测物在检测平面上具有镜面，每一光源所发射的大部分光仍可被反射至对应的影像撷取单元。本发明的光学检测系统还进一步将光源分别摆放于待测物相对于法线的相对两侧，因此即使影像撷取单元所撷取的影像在不同位置具有阴影，影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像，因此阴影问题即可被解决。进一步来说，本发明的光学检测系统配置使光学模块中的光轴与对应的影像撷取轴之间的角度不同于另一光学模块的角度，借以提升颗粒与短路等问题的检测能力。再者，通过调整上述角度，可放大光学检测系统的测量范围。此外，通过使用仅允许传递对应的光源所发射的大部分光的滤光器，所有的影像撷取装置即可同时撷取影像，进而可提升光学检测系统的检测效率。
【附图说明】
[0024]图1为本发明一个实施方式的光学检测系统的示意图。
[0025]图2为第一条纹图案与第二条纹图案的测量原理的示意图。
[0026]图3为本发明另一个实施方式的光学检测系统的示意图。
[0027]图4A为关于图3中的第一滤光器的相对透光率-波长线图。
[0028]图4B为关于图3中的第二滤光器的相对透光率-波长线图。
[0029]图5A为关于图3中的第一光源的相对辐射功率-波长线图。
[0030]图5B为关于图3中的第二光源的相对辐射功率-波长线图。
[0031]图6为本发明再一个实施方式的光学检测系统的示意图。
[0032]图7为公知光学检测系统的示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体的细节不应用于限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些具体的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式描述。
[0034]图1为本发明一个实施方式的光学检测系统I的示意图。如图1所示，光学检测系统I用于检测待测物2 (Device Under Test, DUT)。光学检测系统I包含第一光学模块10以及第二光学模块12。第一光学模块10包含第一光源100以及第一影像撷取单元102。第一光源100具有第一光轴Al对齐待测物2。也就是说，第一光源100的出光面实质上面向待测物2。第一影像撷取单元102具有第一影像撷取轴BI对齐待测物2。也就是说，第一影像撷取单元102的收光面实质上面向待测物2。第一光轴Al与第一影像撷取轴BI相对于待测物2上的检测平面P的法线N呈对称。第一光轴Al与第一影像撷取轴BI之间形成第一角度Φ。
[0035]第二光学模块12包含第二光源120以及第二影像撷取单元122。第二光源120具有第二光轴A2对齐待测物2。也就是说，第二光源120的出光面实质上面向待测物2。第二影像撷取单元122具有第二影像撷取轴B2对齐待测物2。也就是说，第二影像撷取单元122的收光面实质上面向待测物2。第二光轴A2与第二影像撷取轴B2相对于法线N呈对称。第二光轴A2与第二影像撷取轴B2之间形成第二角度Θ，并且第二角度Θ不同于第一角度Φ。
[0036]在本实施方式中，即使待测物2在检测平面P上具有镜面，由于第一光轴Al与第一影像撷取轴BI的排列遵循反射定律，因此第一光源100所发射的大部分光可被反射至第一影像撷取单元102。同样地，由于第二光轴A2与第二影像撷取轴B2的排列也遵循反射定律，因此第二光源120所发射的大部分光可被反射至第二影像撷取单元122。
[0037]进一步来说，本实施方式的光学检测系统I配置使第一光学模块10中的第一光轴Al与第一影像撷取轴BI之间的第一角度Φ不同于第二光学模块12中的第二光轴A2与第二影像撷取轴B2之间的第二角度Θ，借以提升待测物2上的颗粒与短路等问题的检测能力。
[0038]在本实施方式中，第一角度Φ与第二角度Θ为10度至95度，但本发明并不以此为限。
[0039]在一个实施方式中，第一光源100与第二影像撷取单元122位于法线N的一侧(也即，法线N的右侧)，并且第二光源120与第一影像撷取单元102位于法线N的另一侧(也即，法线N的左侧)。也就是说，第一光源100与第二光源120相对于法线N分别摆放于待测物2的两侧。在其他实施方式中，第一影像撷取单元102与第二影像撷取单元122按序撷取影像。举例来说，第一光源100发射光至待测物2而第一影像撷取单元102同时撷取待测物2的影像，然后第二光源120发射光至待测物2而第二影像撷取单元122同时撷取待测物2的另一影像。通过此操作，即使第一影像撷取单元102所撷取的影像的左半部以及第二影像撷取单元122所撷取的影像的右半部具有阴影，这些影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像。待测物2的三维形状即可接着通过演算法由合成影像计算出。因此，阴影问题即可被本实施方式的光学检测系统I所解决。
[0040]在一个实施方式中，第一光源100与第二光源120发射非偏振光。虽然第一光源100与第二光源120以不同入射角朝向待测物2发射非偏振光，但可获得较好的均匀性。
[0041]在一个实施方式中，第一光源100与第二光源120发射偏振光。为了在分析某些缺陷或斜面时获得较好的影像对比，可使用偏振光。
[0042]在一个实施方式中，第一光源100所发射的光在待测物2上产生第一条纹图案，其中第一条纹图案由许多条纹所构成。第二光源120所发射的光在待测物2上产生第二条纹图案，其中第二条纹图案由许多条纹所构成。第一条纹图案与第二条纹图案皆为等间距多线图案。由不同观点来看(也即，由第一影像撷取单元102与第二影像撷取单元122)，第一条纹图案与第二条纹图案因待测物2的表面形状而呈现几何变形。被观察的条纹图案含有许多深度线索。条纹的位移允许精确地获取待测物2的表面上的任何细节的三维座标。为了这个目的，个别条纹必须被鉴定，这可通过例如追踪或计数条纹而完成(图案识别方法)。
[0043]图2为第一条纹图案与第二条纹图案的测量原理的示意图。如图2所示，具有第一条纹间距Pl的第一条纹图案的投影与具有第二条纹间距P2的第二条纹图案的投影皆可个别作为最小测量单位，并且使用此最小测量单位与相移方法(phase-shift method)可有效地解出空间高度(即待测物2的三维形状)。目前，待测物2的三维形状可基于相移方法由其反射影像所重建。在相移方法中，至少会取三个(通常是十个)伴随着轻微位移的条纹的反射影像。此方法的第一理论扣减仰赖具有正弦波形的强度调制的条纹，但此方法对于“矩形”调制条纹来说，例如由液晶显示器或数字光学处理(Digital Light Processing, DLP)所发出的，也是可行的。通过相移，可解析出条纹间距的1/10倍的表面细节。考虑到第一光源100与第二光源120所发射的结构光的形式以及检测平面P的高度，这些反射影像即可被分析而重建待测物2的三维形状。
[0044]在本实施方式中，第二条纹间距P2与第一条纹间距Pl不同。在另一个实施方式中，第二条纹间距P2与第一条纹间距Pl相同。通过以不同入射角(也即，图2中的角度Φ/2，Θ/2)发射光，光学检测系统I的测量范围可被放大。
[0045]图3为本发明另一个实施方式的光学检测系统3的示意图。如图3所示，光学检测系统3也用于检测待测物2。光学检测系统3包含第一光学模块30以及第二光学模块32。第一光学模块30包含第一光源300、第一影像撷取单兀302以及第一滤光器304。第一光源300具有第一光轴Al对齐待测物2。第一影像撷取单元302具有第一影像撷取轴BI对齐待测物2。第一光轴Al与第一影像撷取轴BI相对于待测物2上的检测平面P的法线N呈对称。第一光轴Al与第一影像撷取轴BI之间形成第一角度Φ。第一滤光器304位于第一影像撷取轴BI上，并具有第一透射光谱。
[0046]第二光学模块32包含第二光源320、第二影像撷取单元322以及第二滤光器324。第二光源320具有第二光轴A2对齐待测物2。第二影像撷取单元322具有第二影像撷取轴B2对齐待测物2。第二光轴A2与第二影像撷取轴B2相对于待测物2上的检测平面P的法线N呈对称。第二光轴A2与第二影像撷取轴B2之间形成第二角度0。第二滤光器324位于第二影像撷取轴B2上，并具有第二透射光谱偏离第一透射光谱。
[0047]第一滤光器304用于传递第一光源300所发射的大部分光，并反射第二光源320所发射的大部分光。第二滤光器324用于反射第一光源300所发射的大部分光，并传递第二光源320所发射的大部分光。换句话说，第一光源300所发射的光穿过第一滤光器304的透光率大于第二光源320所发射的光穿过第一滤光器304的透光率，而第一光源300所发射的光穿过第二滤光器324的透光率小于第二光源320所发射的光穿过第二滤光器324的透光率。
[0048]图4A为关于图3中的第一滤光器304的相对透光率-波长线图。图4B为关于图3中的第二滤光器324的相对透光率-波长线图。如图4A与图4B所示，可以清楚得知第二透射光谱偏离第一透射光谱。举例来说，第一滤光器304与第二滤光器324皆具有39层膜(未图示)。每一层膜因其特定材料与厚度的缘故，而具有特定透射光谱。因此，第一透射光谱可通过调整第一滤光器304的膜的材料与厚度而控制，且第二透射光谱可通过调整第二滤光器324的膜的材料与厚度而控制。
[0049]图5A为关于图3中的第一光源300的相对辐射功率-波长线图。图5B为关于图3中的第二光源320的相对辐射功率-波长线图。如图5A与图5B所示，第一光源300所发射的光具有第一三重态(triplet)R1，G1，BI。第一三重态Rl，Gl，BI实质上与第一滤光器304的第一透射光谱匹配。第二光源320所发射的光具有第二三重态R2，G2，B2。第二三重态R2，G2, B2实质上与第二滤光器324的第二透射光谱匹配。因此，使第一滤光器304传递第一光源300所发射的大部分光，并反射第二光源320所发射的大部分光，以及使第二滤光器324反射第一光源300所发射的大部分光，并传递第二光源320所发射的大部分光的目的即可达成。
[0050]根据上述配置，第一光源300与第二光源320可同时朝向待测物2发射光，而第一影像撷取单元302与第二影像撷取单元322可同时撷取待测物2的影像，进而可提升光学检测系统3的检测效率。
[0051]在本实施方式中，即使待测物2在检测平面P上具有镜面，第一光源300所发射的大部分光仍可被反射至第一影像撷取单元302，因为第一光轴Al与第一影像撷取轴BI的排列遵循反射定律，同样地，第二光源320所发射的大部分光仍可被反射至第二影像撷取单元322，因为第二光轴A2与第二影像撷取轴B2的排列也遵循反射定律。
[0052]进一步来说，本实施方式的光学检测系统3配置使第一光学模块30的第一光轴Al与第一影像撷取轴BI之间的第一角度Φ不同于第二光学模块32的第二光轴A2与第二影像撷取轴B2之间的第二角度Θ，进而可提升待测物2上的颗粒与短路等问题的检测能力。
[0053]在一个实施方式中，第一角度Φ与第二角度Θ为10度至95度，但本发明并不以此为限。
[0054]在本实施方式中，第一光源300、第二滤光器324与第二影像撷取单元322位于法线N的一侧(也即，法线N的右侧)，而第二光源320、第一滤光器304与第一影像撷取单元302位于法线N的另一侧(也即，法线N的左侧)。也就是说，第一光源300与第二光源320相对于法线N分别摆放于待测物2的两侧。如前文所提到的，第一影像撷取单元302与第二影像撷取单元322可同时撷取影像。通过此配置，即使第一影像撷取单元302所撷取的影像的左半部以及第二影像撷取单元322所撷取的影像的右半部具有阴影(因为第一滤光器304与第二滤光器324分别仅允许第一光源300与第二光源320所发射的光透射)，这些影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像。待测物2的三维形状即可接着通过演算法由合成影像计算出。因此，阴影问题也可被本实施方式的光学检测系统3所解决。
[0055]在一个实施方式中，第一光源300与第二光源320发射非偏振光。虽然第一光源300与第二光源320以不同入射角朝向待测物2发射非偏振光，但可获得较好的均匀性。
[0056]在一个实施方式中，第一光源300与第二光源320发射偏振光。为了在分析某些缺陷或斜面时获得较好的影像对比，可使用偏振光。
[0057]在一个实施方式中，第一光源300所发射的光在待测物2上产生第一条纹图案，其中第一条纹图案由许多条纹所构成。第二光源320所发射的光在待测物2上产生第二条纹图案，其中第二条纹图案由许多条纹所构成。待测物2的三维形状可基于前述的图案识别方法与相移方法由其反射影像所重建，在此不再描述。
[0058]图6为本发明再一个实施方式的光学检测系统5的不意图。如图6所不，光学检测系统5也用于检测待测物2。光学检测系统5包含第一光学模块50以及第二光学模块52。第一光学模块50包含第一影像撷取单兀500、第一滤光器502以及第一光源504。第一影像撷取单元500具有第一影像撷取轴BI对齐待测物2。第一滤光器502位于第一影像撷取轴BI上，并具有第一透射光谱。第一光源504用于朝向第一滤光器502发射光。第一滤光器502用于反射第一光源504所发射的大部分光。第一光源504被反射的光具有第一光轴Al，且第一光轴Al实质上与第一影像撷取轴BI重合。
[0059]第二光学模块52包含第二影像撷取单元520、第二滤光器522以及第二光源524。第二影像撷取单元520具有第二影像撷取轴B2对齐待测物2。第二影像撷取轴B2与第一影像撷取轴BI相对于待测物2上的检测平面P的法线N呈对称。第二滤光器522位于第二影像撷取轴B2上，并具有第二透射光谱偏离第一透射光谱。第二光源524用于朝向第二滤光器522发射光。第二滤光器522用于反射第二光源524所发射的大部分光。第二光源524被反射的光具有第二光轴A2，且第二光轴A2实质上与第二影像撷取轴B2重合。
[0060]第一滤光器502还用于传递第二光源524所发射的大部分光，而第二滤光器522还用于传递第一光源504所发射的大部分光。换句话说，第一光源504所发射的光穿过第二滤光器522的透光率大于第二光源524所发射的光穿过第二滤光器522的透光率，而第一光源504所发射的光穿过第一滤光器502的透光率小于第二光源524所发射的光穿过第一滤光器502的透光率。
[0061]如图4A与图4B所示，可以清楚得知第二透射光谱偏离第一透射光谱。如图5A与图5B所示，第一光源504所发射的光具有第一三重态Rl，Gl, BI。第一三重态Rl，Gl, BI实质上与第二透射光谱匹配。第二光源524所发射的光具有第二三重态R2，G2, B2。第二三重态R2，G2, B2实质上与第一透射光谱匹配。因此，使第一滤光器502传递第二光源524所发射的大部分光，并反射第一光源504所发射的大部分光，以及使第二滤光器522反射第二光源524所发射的大部分光，并传递第一光源504所发射的大部分光的目的即可达成。
[0062]根据上述配置，第一光源504与第二光源524可同时朝向待测物2发射光，而第一影像撷取单元500与第二影像撷取单元520可同时撷取待测物2的影像，进而可提升光学检测系统5的检测效率。
[0063]在本实施方式中，即使待测物2在检测平面P上具有镜面，第一光源504所发射的大部分光仍可被反射至第二影像撷取单元520，因为第一光轴Al与第二影像撷取轴B2的排列遵循反射定律，同样地，第二光源524所发射的大部分光仍可被反射至第一影像撷取单元500，因为第二光轴A2与第一影像撷取轴BI的排列也遵循反射定律。
[0064]在一个实施方式中，第一光学模块50位于法线N的一侧(也即，法线N的左侧)，并且第二光学模块52位于法线N的另一侧(也即，法线N的右侧)。也就是说，第一光源504与第二光源524相对于法线N分别摆放于待测物2的两侧。如前文所提到的，第一影像撷取单元500与第二影像撷取单元520可同时撷取影像。通过此配置，即使第一影像撷取单元500所撷取的影像的左半部以及第二影像撷取单元520所撷取的影像的右半部具有阴影(因为第一滤光器502与第二滤光器522分别仅允许第二光源524与第一光源504所发射的光透射)，这些影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像。待测物2的三维形状即可接着通过演算法由合成影像计算出。因此，阴影问题也可被本实施方式的光学检测系统5所解决。
[0065]在一个实施方式中，第一光源504与第二光源524发射非偏振光。虽然第一光源504与第二光源524以不同入射角朝向待测物2发射非偏振光，但可获得较好的均匀性。
[0066]在一个实施方式中，第一光源504与第二光源524发射偏振光。为了在分析某些缺陷或斜面时获得较好的影像对比，可使用偏振光。
[0067]如图6所不，光学检测系统5还包含第三光学模块54以及第四光学模块56。第三光学模块54包含第三影像撷取单元540、第三滤光器542以及第三光源544。第三影像撷取单元540具有第三影像撷取轴B3对齐待测物2。第三滤光器542位于第三影像撷取轴B3上，并具有第一透射光谱。第三光源544用于朝向第三滤光器542发射光。第三滤光器542用于反射第三光源544所发射的大部分光。第三光源544被反射的光具有第三光轴A3，且第三光轴A3实质上与第三影像撷取轴B3重合。第四光学模块56包含第四影像撷取单元560、第四滤光器562以及第四光源564。第四影像撷取单元560具有第四影像撷取轴B4对齐待测物2。第四影像撷取轴B4与第三影像撷取轴B3相对于法线N呈对称。第四滤光器562位于第四影像撷取轴B4上，并具有第二透射光谱。第四光源564用于朝向第四滤光器562发射光。第四滤光器562用于反射第四光源564所发射的大部分光。第四光源564被反射的光具有第四光轴A4，且第四光轴A4实质上与第四影像撷取轴B4重合。
[0068]须注意的是，第三滤光器542还用于传递第四光源564所发射的大部分光，且第四滤光器562还用于传递第三光源544所发射的大部分光。换句话说，第三光源544所发射的光穿过第四滤光器562的透光率大于第四光源564所发射的光穿过第四滤光器562的透光率，而第三光源544所发射的光穿过第三滤光器542的透光率小于第四光源564所发射的光穿过第三滤光器542的透光率。
[0069]如图4A与图4B所示，可以清楚得知第二透射光谱偏离第一透射光谱。配合参考图5A与图5B，第三光源544所发射的光具有第一三重态Rl，Gl, BI。第一三重态Rl，Gl, BI实质上与第二透射光谱匹配。第四光源564所发射的光具有第二三重态R2，G2, B2。第二三重态R2，G2, B2实质上与第一透射光谱匹配。因此，使第三滤光器542传递第四光源564所发射的大部分光，并反射第三光源544所发射的大部分光，以及使第四滤光器562反射第四光源564所发射的大部分光，并传递第三光源544所发射的大部分光的目的即可达成。
[0070]根据上述配置，第三光源544与第四光源564可同时朝向待测物2发射光，而第三影像撷取单元540与第四影像撷取单元560可同时撷取待测物2的影像，进而可提升光学检测系统5的检测效率。[0071 ] 在本实施方式中，即使待测物2在检测平面P上具有镜面，第三光源544所发射的大部分光仍可被反射至第四影像撷取单元560，因为第三光轴A3与第四影像撷取轴B4的排列遵循反射定律，同样地，第四光源564所发射的大部分光仍可被反射至第三影像撷取单元540，因为第四光轴A4与第三影像撷取轴B3的排列也遵循反射定律。
[0072]在一个实施方式中，第三光学模块54位于法线N的一侧(也即，法线N的右侧)，并且第四光学模块56位于法线N的另一侧(也即，法线N的左侧)。也就是说，第三光源544与第四光源564相对于法线N分别摆放于待测物2的两侧。如前文所提到的，第三影像撷取单元540与第四影像撷取单元560可同时撷取影像。通过此配置，即使第三影像撷取单元540所撷取的影像的右半部以及第四影像撷取单元560所撷取的影像的左半部具有阴影(因为第三滤光器542与第四滤光器562分别仅允许第四光源564与第三光源544所发射的光透射)，这些影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像。待测物2的三维形状即可接着通过演算法由合成影像计算出。因此，阴影问题也可被本实施方式的光学检测系统5所解决。
[0073]在一个实施方式中，第一影像撷取轴BI与第二影像撷取轴B2之间形成第一角度Φ。第三影像撷取轴B3与第四影像撷取轴B4之间形成第二角度Θ，并且第二角度Θ不同于第一角度Φ。本实施方式的光学检测系统5配置使第一光学模块50的第一影像撷取轴BI与第二光学模块52的第二影像撷取轴B2之间的第一角度Φ不同于第三光学模块54的第三影像撷取轴B3与第四光学模块56的第四影像撷取轴B4之间的第二角度?，进而可提升待测物2上的颗粒与短路等问题的检测能力。
[0074]在一个实施方式中，第一角度Φ与第二角度Θ为10度至95度，但本发明并不以此为限。
[0075]在一个实施方式中，第三光源544与第四光源564发射非偏振光。虽然第三光源544与第四光源564以不同入射角朝向待测物2发射非偏振光，但可获得较好的均匀性。
[0076]在一个实施方式中，第三光源544与第四光源564发射偏振光。为了在分析某些缺陷或斜面时获得较佳的影像对比，可使用偏振光。
[0077]值得注意的是，本实施方式的光学检测系统5使用四组光学模块，因此本实施方式相较于图3的实施方式可获得较多资讯。
[0078]由以上对于本发明的具体实施例的详述，可以明显地看出，本发明的光学检测系统排列使每一光源的光轴与对应的影像撷取单元的影像撷取轴相对于检测平面的法线呈对称，因此即使待测物在检测平面上具有镜面，每一光源所发射的大部分光仍可被反射至对应的影像撷取单元。本发明的光学检测系统还进一步将光源分别摆放于待测物相对于法线的相对两侧，因此即使影像撷取单元所撷取的影像在不同位置具有阴影，影像可进一步被分析与合成而获得不具有阴影的合成影像，因此阴影问题即可被解决。进一步来说，本发明的光学检测系统配置使光学模块中的光轴与对应的影像撷取轴之间的角度不同于另一光学模块的角度，借以提升颗粒与短路等问题的检测能力。再者，通过调整上述角度，可放大光学检测系统的测量范围。此外，通过使用仅允许传递对应的光源所发射的大部分光的滤光器，所有的影像撷取装置即可同时撷取影像，进而可提升光学检测系统的检测效率。
[0079]虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并不用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1.一种光学检测系统，用于检测待测物，其特征在于，所述光学检测系统包含: 第一光学模块，其包含: 第一光源，其具有第一光轴；以及 第一影像撷取单元，其具有第一影像撷取轴，其中所述第一光轴与所述第一影像撷取轴相对于所述待测物上的检测平面的法线呈对称，并且所述第一光轴与所述第一影像撷取轴之间形成第一角度；以及第二光学模块，其包含: 第二光源，其具有第二光轴；以及 第二影像撷取单元，其具有第二影像撷取轴，其中所述第二光轴与所述第二影像撷取轴相对于所述法线呈对称，所述第二光轴与所述第二影像撷取轴之间形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度。2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二影像撷取单元位于所述法线的一侧，并且所述第二光源与所述第一影像撷取单元位于所述法线的另一侧。3.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一角度与所述第二角度为10度至95度。4.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源发射非偏振光或偏振光。5.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源所发射的光在所述待测物上产生第一条纹图案，所述第一条纹图案具有第一条纹间距，所述第二光源所发射的光在所述待测物上产生第二条纹图案，所述第二条纹图案具有第二条纹间距，并且所述第二条纹间距与所述第一条纹间距相同。6.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源所发射的光在所述待测物上产生第一条纹图案，所述第一条纹图案具有第一条纹间距，所述第二光源所发射的光在所述待测物上产生第二条纹图案，所述第二条纹图案具有第二条纹间距，并且所述第二条纹间距与所述第一条纹间距不同。7.一种光学检测系统，用于检测待测物，其特征在于，所述光学检测系统包含: 第一光学模块，其包含: 第一光源，其具有第一光轴； 第一影像撷取单元，其具有第一影像撷取轴，其中所述第一光轴与所述第一影像撷取轴相对于所述待测物上的检测平面的法线呈对称，并且所述第一光轴与所述第一影像撷取轴之间形成第一角度；以及 第一滤光器，其位于所述第一影像撷取轴上，并具有第一透射光谱；以及 第二光学模块，其包含: 第二光源，其具有第二光轴； 第二影像撷取单元，其具有第二影像撷取轴，其中所述第二光轴与所述第二影像撷取轴相对于所述法线呈对称，所述第二光轴与所述第二影像撷取轴之间形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度；以及 第二滤光器，其位于所述第二影像撷取轴上，并具有第二透射光谱偏离所述第一透射光谱， 其中所述第一滤光器用于传递所述第一光源所发射的大部分光，并反射所述第二光源所发射的大部分光，并且所述第二滤光器用于反射所述第一光源所发射的大部分光，并传递所述第二光源所发射的大部分光。8.如权利要求7所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源所发射的光具有第一三重态，所述第一三重态与所述第一透射光谱匹配，所述第二光源所发射的光具有第二三重态，并且所述第二三重态与所述第二透射光谱匹配。9.如权利要求7所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源、所述第二滤光器与所述第二影像撷取单元位于所述法线的一侧，并且所述第二光源、所述第一滤光器与所述第一影像撷取单元位于所述法线的另一侧。10.如权利要求7所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一角度与所述第二角度为10度至95度。11.如权利要求7项所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源发射非偏振光或偏振光。12.一种光学检测系统，用于检测待测物，其特征在于，所述光学检测系统包含: 第一光学模块，其包含: 第一影像撷取单元，其具有第一影像撷取轴； 第一滤光器，其位于所述第一影像撷取轴上，并具有第一透射光谱；以及 第一光源，其用于朝向所述第一滤光器发射光，其中所述第一滤光器用于反射所述第一光源所发射的大部分光，所述第一光源被反射的光具有第一光轴，并且所述第一光轴与所述第一影像撷取轴重合；以及 第二光学模块，其包含: 第二影像撷取单元，其具有第二影像撷取轴，其中所述第二影像撷取轴与所述第一影像撷取轴相对于所述待测物上的检测平面的法线呈对称； 第二滤光器，其位于所述第二影像撷取轴上，并具有第二透射光谱偏离所述第一透射光谱；以及 第二光源，其用于朝向所述第二滤光器发射光，其中所述第二滤光器用于反射所述第二光源所发射的大部分光，所述第二光源被反射的光具有第二光轴，并且所述第二光轴与所述第二影像撷取轴重合， 其中所述第一滤光器还用于传递所述第二光源所发射的大部分光，并且所述第二滤光器还用于传递所述第一光源所发射的大部分光。13.如权利要求12所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源所发射的光具有第一三重态，所述第一三重态与所述第二透射光谱匹配，所述第二光源所发射的光具有第二三重态，并且所述第二三重态与所述第一透射光谱匹配。14.如权利要求12所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光学模块位于所述法线的一侧，并且所述第二光学模块位于所述法线的另一侧。15.如权利要求12所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一光源与所述第二光源发射非偏振光或偏振光。16.如权利要求12所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一影像撷取轴与所述第二影像撷取轴之间形成第一角度，并且所述光学检测系统还包含: 第三光学模块，其包含: 第三影像撷取单元，其具有第三影像撷取轴； 第三滤光器，其位于所述第三影像撷取轴上，并具有所述第一透射光谱；以及第三光源，其用于朝向所述第三滤光器发射光，其中所述第三滤光器用于反射所述第三光源所发射的大部分光，所述第三光源被反射的光具有第三光轴，并且所述第三光轴与所述第三影像撷取轴重合；以及第四光学模块，其包含: 第四影像撷取单元，其具有第四影像撷取轴，其中所述第四影像撷取轴与所述第三影像撷取轴相对于所述法线呈对称，所述第三影像撷取轴与所述第四影像撷取轴之间形成第二角度，并且所述第二角度不同于所述第一角度； 第四滤光器，其位于所述第四影像撷取轴上，并具有所述第二透射光谱；以及第四光源，其用于朝向所述第四滤光器发射光，其中所述第四滤光器用于反射所述第四光源所发射的大部分光，所述第四光源被反射的光具有第四光轴，并且所述第四光轴与所述第四影像撷取轴重合， 其中所述第三滤光器还用于传递所述第四光源所发射的大部分光，并且所述第四滤光器还用于传递所述第三光源所发射的大部分光。17.如权利要求16所述的光学检测系统，其特征在于，所述第三光源所发射的光具有第一三重态，所述第一三重态与所述第二透射光谱匹配，所述第四光源所发射的光具有第二三重态，并且所述第二三重态与所述第一透射光谱匹配。18.如权利要求16所述的光学检测系统，其特征在于，所述第三光学模块位于所述法线的一侧，并且所述第四光学模块位于所述法线的另一侧。19.如权利要求16所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一角度与所述第二角度为10度至95度。20.如权利要求16所述的光学检测系统，其特征在于，所述第三光源与所述第四光源发射非偏振光或偏振光。
【文档编号】G01B11/25GK105890545SQ201510037307
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月26日
【发明人】余良彬, 温光溥, 王湧锋
【申请人】德律科技股份有限公司