专利名称：高效的远心光学系统的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及光学检验系统，更具体地，涉及具有与远心(telecentric)成 像光学器件及远心物件照明相结合的区域成像传感器(或线传感器)的光学检验系统的设 计。
背景技术：
在多种电子器件(诸如平板显示器(FPD)及印刷电路板(PCB))的生产工艺 (process)期间，必须在各种工艺步骤之后彻底检验每个器件，以识别和可能校正产品瑕疵 (defect)并且避免若不能修理器件而引起额外的成本。为了检验这类器件，可使用图1示 出的机器视觉检验系统YlOO。如图1所示，一种典型的用于光学地检验物件Y102的机器视觉检验系统YlOO使 用照明模块(HioduIe)YlOl以照明该物件Y102。使用成像光学器件Y103在相机Y104的 位置生成已照明的该物件Y102的影像。该相机Y104将物件的光学影像转换为数位表示 (digital r印resentation)，其由数据处理模块Y105自动地处理该数位表示，以例如识别 物件中的多种生产瑕疵。与这类检验系统相关联的两个主要设计挑战是1.塑形(shaping)照明光以符合顾及了(considering)光与物件之间的相互作用 的成像要求，该成像要求影响影像结构；和2.如何使得照明高效，以有效地利用必要和可用的光功率。本领域技术人员会了解，在许多情况下，在待检验物件上的照明光的入射角对于 如何透过检验系统的成像光学器件而形成物件的影像是非常重要的。例如，当检验一反光 (reflective)物件时(诸如平板显示器(FPD)，其含有涂布有薄膜图案化层的玻璃)，由 受检验物件反射的照明光的主要部分是镜面的(specular)(光的镜面反射(mirror like reflection))。通过镜面反射光生成物件的影像被称作明场(BF，Bright Field)成像。也可实施以散射光(其排除来自影像的非散射光束)成像的暗场(DF，Dark Field)成像以用于检验目的。暗场照明/成像用于检验目的是非常高效的，但是，因为暗场 照明及成像产生不同影像类型，所以该暗场照明及成像需仔细地具体说明。参考图2，在非远心成像光学器件Y202的情况下，明场照明光束(YlO)需被塑形 以匹配在整个场上的收集角(collection angle)光束(Yll)，如图2所示。参见图3，当使 用这类光学配置(configuration)生成物件的明场影像时，过量填充(overfilling)似角 (angle like) (Y12)的照明导致光损耗并且从而导致检验系统的较低效能。因此，为了确保 由成像传感器收集充足的光以产生可接受品质的影像，所述系统例如图2和3所示的一个 系统需要更高功率的照明光源，这给系统的价格增加了额外的成本。而且，影像品质参数，例如解析度和对比度，也会受影响。当成像不是远心，并且照明器件是分离于成像光学器件的模块时，在明场照明光 束与成像光学器件之间产生良好的匹配常常是困难的。图4和5示出实现匹配明场照明与 成像的两种传统的方法。如图4所示，一个此类选择(option)是，将成像模块(Y13)的光学轴与投影照明 光束(Y14)相对于彼此倾斜。此选择的一个缺点在于，导致光束在视野(YK)或(Y16)的 边缘散焦，并且当该光束大于一条细线时，该光束在整个视野上很难保持最佳焦点。如图5所示，第二选择是，使用一分束器(Y17)来直接将照明光照射于物件上。但 是，此方法的缺点在于，其具有低光功率效率，并且利用了少于大约25%的输入光功率。图6示出用于暗场成像的光学系统的一示例性实施方案。应当注意，使用暗场成 像所生成的待检验物件的影像是非常有用和有益于检验的目的。一种用于在物件Y201上提供暗场照明的方法是，将暗场照明光源(Y18)放置 在成像系统的光收集角区域(Y19)的充分向外处。但是，在非远心系统中，视野中的点 (Y20)以不同于视野中的点(Y21)的入射角接收暗场照明光。这导致物件上的照明光入 射角依赖于视野内的该点的位置。这继而导致跨越(across)视野所得的暗场影像的表观 (appearance)的改变。因此，暗场成像要求照明光入射角遍及场各处保持一致，而图6中 所示的系统未能提供此项要求。照明一致性在周期性(periodical)结构检验的应用中尤 其严格，其中一小区(cell)的影像需要与另一小区的影像相比较。若所述小区不同地被照 明，则上述各自影像的比较可能出现问题。因此，需要实现远心照明及远心获取待检验物件的影像的系统和方法，以提供更 一致的照明、改进的性能及更好的影像品质参数。
发明内容
本发明的方法论针对大体上消除与光学检验系统的传统设计相关联的一个或多 个以上的及各种其它的问题。根据本发明的方法论的一方面，提供一种用于光学地检验一物件的系统。本发明 的系统将结合(incorporate)具有照明光学轴并且包含光源的远心照明系统，该光源包含 配置成用明场照明光来照明该物件的明场照明光部分。本发明的系统还结合远心光学成像 系统，该远心光学成像系统包括成像传感器，并且配置为生成该物件的明场影像。在本发明 的系统中，远心光学成像系统还包括具有第一光学轴的第一成像模块和具有第二光学轴的 第二成像模块。上述的照明光学轴、第一光学轴和第二光学轴相对于彼此偏移(offset)。根据本发明的方法论的另一方面，提供一种用于光学地检验一物件的系统。本发 明的系统结合包括光源的远心照明系统，该光源包含配置成用明场照明光照明该物件的明 场照明光部分及配置成用暗场照明光照明该物件的暗场照明光部分，该暗场照明光部分及 明场照明光部分布置在相同的平面中。本发明的系统还结合光学成像系统，该光学成像系 统包括成像传感器且其配置成使用由该物件反射的镜面光生成该物件的明场影像及使用 非镜面光生成该物件的暗场影像。根据本发明的方法论的又一方面，提供一种用于使用一系统进行光学地检验一物 件的方法，该系统结合包括光源的远心照明系统，该光源包括配置成用明场照明光照明该物件的明场照明光部分和包含多个片段(segment)的暗场照明光部分，该多个片段的每一 个片段配置成用在一有效视野上具有一致角度分布的暗场照明光照明该物件，并且该暗场 照明光部分和明场照明光部分布置在相同的平面中。本系统还结合光学成像系统，该光学 成像系统包括成像传感器并且其配置成使用非镜面光生成该物件的暗场影像。本发明的方 法涉及基于该物件的特征来选定多个片段中的一个片段；及当该物件仅由多个片段中的 所选定的一个片段而单独地照明以实现暗场照明光的预定的入射方向时，生成该物件的单 独的暗场影像。 本发明相关的额外方面会在下文的描述中部分提出，及从描述中会部分明白本发 明相关的额外方面，或可由实践本发明相关的额外方面来学习。可借助元件和各种元件的 组合及在下文具体描述与随附的权利要求中特别指出的方面，而实现和达成本发明的方应了解，上述及下文描述两者都是仅示例性和解释性的，并且不意图以任何方式 限制所主张的(claimed)发明或申请。
并入本说明书并且组成本说明书的一部分的附图，示例本发明的实施例，并且附 图与描述一起用于解释和示出本发明的技术的原理。具体地图1示出示例性机器视觉检验系统的示意性方块图。图2示出用于明场成像的示例性照明角。图3示出用于明场成像的示例性照明角。图4示出使用倾斜光学轴用于物件的明场照明的方法。图5示出使用分束器的明场照明配置的示例性实施例。图6示出暗场照明配置。图7示出本发明的远心照明及成像系统的一示例性实施例。图8示出本发明的远心照明模块的一示例性实施例。图9示出在本发明的远心照明模块的照明模式(pattern)中的明场角区(angular zone)ο图10示出在本发明的照明模块的照明模式中的暗场有效源点和示例性光线。图11示出在本发明的照明模块中的明场及暗场照明光源的一示例性配置。图12示出使用本发明照明模块的光源的示例性FPD模式的暗场照明。图13示出本发明的明场照明模块的一示例性实施例。图14示出LED的一示例性照明模式。图15示出本发明的照明模块及对应的发射角的一示例性实施例。图16示出照明模块的另一示例性实施例，该照明模块配置成通过单独受控的LED 来实现该物件的选择性(selective)暗场照明。
具体实施例方式在下文具体描述中，参考附图，其中同样的数字指定相同功能的元件。上述附图以 图示方式示出，而并非以限制、具体实施例及与本发明的原理一致的实施方案的方式示出。充分详细地描述这些实施方案以使本领域技术人员能够实践本发明，且应了解，在不背离 本发明的范围及精神下可利用其它实施方案及可完成各种元件的结构改变和/或替换。因 此，下文具体描述并不以限制意义解释(construe)。另外，如本文描述的多种实施例可使用 普通(generic)光学部件和/或特别开发的光学部件而实施。架构根据本发明的方法论的一方面，提供一种用于机器视觉系统的新颖架构，其参考 图7示出。在本发明的技术的一实施例中，图7所示的系统使用区域成像传感器TOO，该区 域成像传感器Y30可为电荷藕合器件(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CM0Q传感 器。上述的成像传感器可光学地耦合远心成像光学器件，远心成像光学器件与远心照明模 块复合(compound)。在图7所示的本发明的一实施例中，远心成像光学器件实施为可结合透镜和/或 反射镜的两个单独的子模块。应注意，与本文描述之原理一致，也可将其它光学器件结合 进上述的两个子模块中。在本发明的实施例中，提供了下成像模块(LIM，Lower Imaging Module)和上成像模块(UIM，UpperImaging Module)。LIM及UIM两者可被无穷远地校正 (infinity corrected)。具体地，LIM生成物件的影像，该影像位于物件平面Y31无穷远处。 UIM将上述位于无穷远处的影像重新成像至成像传感器TOO的平面。非无穷远校正的实施 例也有利地是可能的，如本文以下所述。在图7所示的本发明的实施例中，光学系统的孔径光阑(ASOP)实体上是UIM的 一部分。但是，本领域技术人员会了解，其它实施例是可能的。在本发明的一实施例中，为 了在物件平面Y31处实现远心的条件，ASOP应优选位于LIM的背焦(back focal)平面处 (FIlim)。在本发明的一实施例中，光学系统配置成在影像平面处也是远心的。另一方面，并 不拥有这一特征的其它实施方案也是可能的。照明在本发明的一实施例中，系统的光源(LDM)，其将照明光传递至物件上，实施为具 有碟形的一区域。优选地，将照明光传递至物件上的系统的明场光源的形状具有匹配于 ASOP的形状的形状。例如，若ASOP被传统地塑形为圆形，则有效光源优选地也是圆的或准 圆的。准圆形可为正方形、六边形或其它类似的正多边形。但是应注意，本发明并不限于任 何碟形的光源，并且其它的光源形状也可用于照明该物件。应注意，布置成如图7所示的光源LDM并不需要是一实体光源，而是可为使用适当 光学部件(该光学部件的一些会在下文参考其它附图而详细描述)而生成的光源的一影像 (本文称为逻辑光源)。LDM发射在一定角度内的照明光，所述角度由图7中的图例(legencO^^a及 指定。相对于LDM的轴线Y35测量这些角度，所述轴线Y35垂直于该LDM表面。在本发明 的一实施例中，LDM位于LIM的背焦平面中。由LDM所产生的照明光在影响受检验的物件 之前行进穿过LIM。LDM的这种定位确保了由LDM所提供的照明在物件平面处是远心的。图7所示的系统的特征为一特殊特征，即UIM的光学轴Y33是相对于LIM的光学 轴Y34水平地偏移一量Yl。照明灯LDM的光学轴TO5也是相应地相对于LIM的光学轴Y34 往相反方向水平地偏移一量Y2。在本发明的一实施例中，Yl值大体上相等于Y2值。在本发明的一实施例中，Yl与Y2的值近似地相等于LDM的线性尺度(linear dimension)。图7所示的光学配置的示例性实施例的一个重要特征是，有效的光源LDM，穿过 LIM和起反射镜作用的物件平面，而成像至ASOP平面。图7所示的新颖的光学系统的实施例具有以下期望的特征。第一，在物件平面 31中由LDM所提供的照明是远心的，即在有效视野上具有几乎一致的角分布(angular distribution).第二，跨物件平面中之视野的照明光的空间分布由光源LDM所发射的光的 角分布决定。优选地，在本发明的实施例中，LDM包括如本文以下所描述的LED光源，通常 该LED光源特征为准朗伯角行为(quasi-Lambertian angular behavior)。此类配置会导 致跨视野之照明最高程度地一致。但是，本发明并不限于仅LED光源，LDM的其它实施案例 是可能的。本领域技术人员会了解，在光学检验系统中可容忍一定程度上的光学渐晕 (vignetting)(相比于影像中央，影像在周边处的亮度或饱和度的减小)。具体地，已知对 于某些检验的应用，大约20%的照明不一致是可接受的。本领域技术人员也会了解，图7所示的本发明的概念的实施例的特征在于下列优 点。即，因为LDM是由在ASOP平面处的本发明的光学系统，通过选择LDM形状及尺寸使得其 匹配于ASOP的几何形状而成像，所以到达系统的视野内的任一点的光束TO8，例如TO6，被 镜面物件以一适当角度反射回来(见反射光Y37)以按ASOP所需填充(而不过量地填充) AS0P。由于该成像系统也优选是远心的，所以此关系存在于整个视野上的所有点。投影光束角Y38与收集光束角Y37之间的上述(几乎)理想的匹配，对于为了检 验的目的而实现最佳成像品质经常是期望的。而且，因为由LDM所发射的光的主要部分 到达AS0P，且最后到达传感器TOO，所以图7所示的本发明的系统的实施例在集光率保持 (etendu conservation)方面有禾抛是高效的。在实践中，光源LDM、LIM及ASOP的相对定位(positioning)可某种程度上偏离于 上述优选的关系，例如，以减少结构上的约束。本领域技术人员会了解，对于大多光学检验 的应用，至多大约9度的远心偏离是可接受的。另外，不同于图5所示的传统的系统，由于在未使用分束器(beamsplitter)情况 下实现有效明场照明条件的这一事实，所以参考图7示出的本系统的实施例在辐射辉度 (亮度)保持(radiance (brightness) conservation)方面是非常高效的。由此，本发明的 配置避免了与使用分束器相关联的光损耗。还应注意，在图7所示的本发明的一实施例中，ASOP和LDM位于光学传感器中的 彼此非常接近处。因此，在图8所示的本发明的另一实施例中，采用折迭式镜W0，以容许更 多空间用于容纳及安装光源LDM及与该光源LDM相关联的光学器件。选择性投影角在上述参考图7所述的远心成像及照明系统中，在LDM平面中的每一点以大体上 类似于在场中的所有点的一特殊入射角照明物件平面处的整个视野。现在参考图9中的示 意图，在任何特殊逻辑发光元件(例如在LDM平面W3中的Wl)与物件平面中的照明光 Y42的入射角之间，存在直接的共轭(conjugate)关系，其中所述入射角在视野Y48上是大 体上一致恒定的。上述的共轭关系不仅适于明场角区(由图9及图10中的图例指定)，而且也适于位于明场区外的暗场角区。图10示出，由逻辑LDM光源点Y44发射的示例性暗场照明光束 Y45.为了参考的目的，边缘明场源点和光线是用虚线迭印(superimpose)。应注意，在本发 明的实施例中，暗场照明光源设置在与明场照明光源相同的平面中(傅立叶平面)。本领域 技术人员会了解，这种配置实现远心暗场照明。为了选择性地控制在物件上的照明光的入射角，在本发明的一实施例中，光源LDM 结合单独受控的照明片段，例如图11所示的暗场产生(DarkField generating)片段Q1、 Q2、Q3等。在图11所示的实施例中，暗场产生片段呈环状布置在碟形的明场产生片段P的 周围。图11所示的光源配置，使本发明的系统的一实施例能够选择性地将光以选择性地受 控的角度投影于物件上，所述角度在物件视野上大体上一致。这可用于生成物件的选择性 受控的暗场照明。对于某些检验任务，例如在平板显示器(FPD)的制造中，选择性暗场对于产生合 适的影像品质是重要的。现在参考图12，平板显示器(FPD)的板通常含有周期结构，此结构 由水平线Y61、垂直线Y62及对角线Y63组成。图12还示出位于LDM平面中的两个暗场光源 片段Y65及Y69，该两个暗场光源片段Y65及Y69在LDM平面中以不同方位角(azimuthal) 位置适当地偏移垂直方向。相对于对角线Y63的方向，光源片段Y65在方位角平面中大体上垂直地偏移，然而 光源片段Y69是在大体上平行于对角线Y63的方向上偏移。由光源片段Y65所发射的光线 Y64入射于图案线Y63上。通常，光线Y64的能量的大部分与Y66 —样是来自FPD平面的表 面的镜面反射。但是，此外光线Y64的能量的部分通过线Y63的边缘衍射。光线Y67在垂 直于FPD平面Y60的方向上以一特定的衍射级发射。本领域技术人员会明白，在垂直于FPD 表面Y60方向上的光线Y64与另一光线(例如由平行偏移光源片段Y69发射的Y68)相比 会由线Y63的边缘更加强烈地衍射。根据本发明的一实施例的远心成像系统，例如参考图7所示，有利地在一良好界 定的数值孔径(NA，Numerical Aperture)处收集暗场衍射光，所述数值孔径在大体上平行 的主要光线周围，所述光线几乎垂直于FPD平面在视野内的所有点。在根据本发明的实施 例实施的暗场照明系统中，如图10中所示意描绘的，由源自一给定光源位置的大体上平行 的光束照明在视野内的所有物件点。当这种暗场照明光源的仅一部分(例如光源片段Y65) 开启时，在由图7所示的传感器Y30所产生的影像中，大体上对角地对准的特征边缘(例如 图12中的线Y63)相对于边缘沿其它方向对准的其它特征显得更明亮。上述示例证实本发明的实施例具有特别有用的特征，即由选择性地控制暗场照明 的方向(在物件上的入射角)来突显特殊物件的特征的能力。在平板显示器(FPD)的检验 中经常需要这种能力。照明单元图13示出用于实施具有光输出的光源模块MlO的一潜在光学方案，该光输出具有 需要的LDM照明特征。在本发明的一实施例中，使用LED实施光源模块MlO。但是，本领域 技术人员会了解，可使用其它光源类型实施光源模块M10，所述其它光源类型可包含但不限 制于弧光灯或石英卤素(QH，quatzhalogen)光源。因此，本发明并不限于所公开的光源类型。图14示出以较宽角Y50发射光的LED晶粒(LED die)Y510如图15所示，在本发明的一实施例中，LED晶粒Y51可位于微透镜(Ienslet) Y53的焦平面处。现在，微透镜TO3 的孔径本身可被认作为第二有效光源，其具有相对于LED晶粒TOl的更大直径及相对应的 较窄的发射角TO2。本领域技术人员会明白，通过适当地选定光源尺寸和微透镜光学参数， 可能在保持原始集光率及亮度的同时，塑形输出光用于所需的空间特性和角特性。图15的 配置是LDM的明场片段的一示例性实施例。在本发明的实施例中，对于一些在需要使用照明光源LDM的较小片段选择性地照 明物件时的应用(例如对于选择性暗场成像)，通过在LDM平面中安装单独的LED (例如LED Y54)来实施LDM，如图16所示。这些LED呈环状置于图16中的明场片段Pl的周围。在本发明的一替代实施例中，通过在指定的LDM平面处放置或光学地成像分段 (segmented)空间光调制器(SLM，spatial light modulator)(例如液晶显示器(LCD)或 数位微镜器件(DMD))来实施LDM。本领域技术人员会了解，此实施例提供，关于通过使用电 脑控制系统而选择性地控制SLM的片段的每一片段来界定有效光源的形状的额外灵活性。 此外，在此实施例中，可在电脑控制下随意地改变有效光源的形状以符合应用。放大率(Magnification)在某些光学检验任务中，需要具有光学成像系统的可变放大率。实现光学成像系 统的可变放大率的一种可能的方法是，改变整个模块相对于物件的位置，并根据新界定的 影像平面来移动传感器，所述模块包括作为一个整体的贝11、1^通、430 、照明。在本发明的概念的一实施例中，通过将图7中指定为UIM及LIM的光学部件之任 一者或两者适当地设计成具有可变焦距，同时保持在LIM的背焦平面处的孔径ASOP的位 置，来实现可变放大率。替代地或者另外地，UIM或LIM中任一者可设计成具有可变主平面 itlS. (variable principal plane location)。最后，应理解，本文所述的方法和技术本质上并不涉及任何特定的装置，并且所述 方法和技术可通过部件的任何适当的组合来实施。此外，可根据本文所述的教导使用各种 类型的一般用途器件。也可证明有利的是，建构专用的(specialized)装置以执行本文描 述的方法步骤。已按照特定的实施例描述本发明，此目的在于所有方面是示意性的而非限 制性的。本领域技术人员会了解，硬件、软件和固件(firmware)的许多不同组合将适合于 实践本发明。而且，本领域技术人员会从考虑本说明书及实践本文揭示的发明而明白本发明的 其它实施例。可单独地(singly)或在本发明的远心光学检验系统中以任一组合来使用所 述的实施例的各种方面和/或组件。意图是，本说明书及实例仅被视为是示例性的，而本发 明的真实范围和精神由随附的权利要求及其等同物表明。
权利要求
1.一种用于光学地检验物件的系统，所述系统包括a.远心照明系统，具有照明光学轴并且包括光源，所述光源包括配置成用明场照明光 来照明所述物件的明场照明光部分；和b.远心光学成像系统，包括成像传感器，并且配置为生成所述物件的明场影像，其中， 所述远心光学成像系统还包括具有第一光学轴的第一成像模块和具有第二光学轴的第二 光学成像模块，并且所述照明光学轴、所述第一光学轴和所述第二光学轴相对于彼此偏移。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述成像传感器包括区域成像传感器。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述明场照明光部分包括至少一个LED。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述光源还包括暗场照明光部分，所述暗场照明光 部分设置在与所述明场照明光部分相同的光源平面中，并且部分配置成用暗场照明光来照 明所述物件，并且，所述远心光学成像系统还配置为生成所述物件的暗场影像。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述暗场照明光部分包括多个暗场照明光片段，所 述多个暗场照明光片段的每一个片段配置成用在有效视野上具有一致角分布的所述暗场 照明光来照明所述物件；其中，单独地控制所述多个暗场照明光片段的所述每一个片段以 实现所述暗场照明光的预定的入射方向。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述暗场照明光片段中的每一个片段包括LED。
7.如权利要求3或6所述的系统，其中，所述远心照明系统还包括与所述LED光学地耦 合的微透镜。
8.如权利要求5所述的系统，其中，所述明场照明光部分具有圆形的形状，并且所述多 个暗场照明光片段是呈圆环形布置在所述明场照明光部分的周围。
9.如权利要求5所述的系统，其中，对于所述多个暗场照明光片段的每一个选定的片 段，所述远心光学成像系统配置成，当仅由所述多个暗场照明光片段的所述每一个选定的 片段来单独地照明所述物件时，生成所述物件的单独暗场影像；并且其中，基于所述物件的 特征来选定所述多个暗场照明光片段的所述一个片段。
10.如权利要求4所述的系统，其中，所述光源包括分段空间光调制器，所述分段空间 光调制器具有形成所述暗场照明光部分的多个第一片段和形成所述明场照明光部分的多 个第二片段，所述多个第一片段和所述多个第二片段是放置或成像在所述光源平面中。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述分段空间光调制器包括液晶显示器。
12.如权利要求10所述的系统，其中，所述分段空间光调制器包括微镜器件。
13.如权利要求10所述的系统，还包括用于选择性地控制所述多个第一片段之每一个 片段及所述多个第二片段的每一个片段，以实现所述明场照明光部分或所述暗场照明光部 分的预定形状。
14.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一成像模块放置在所述物件与所述第二成 像模块之间，并且所述第二成像模块包括孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一成像模块 的背焦平面中。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述明场照明光部分的尺寸及形状分别对应于 所述孔径光阑的尺寸及形状。
16.如权利要求14所述的系统，其中，所述光源的影像位于所述第一成像模块的背焦 平面中，并且所述明场照明光在照明所述物件之前行进穿过所述第一成像模块。
17.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二成像模块的所述第二光学轴相对于所 述第一成像模块的所述第一光学轴偏移一个第一偏移值，并且所述光源的影像相对于所述 第一成像模块的所述第一光学轴往相反方向偏移一个第二偏移值。
18.如权利要求17所述的系统，其中，所述第一偏移值大体上等于所述第二偏移值。
19.如权利要求17所述的系统，还包括反射镜，其中使用所述反射镜使所述光源的所 述影像偏离。
20.如权利要求14所述的系统，其中，所述第一成像模块及所述第二成像模块两者都 是经无穷远校正的。
21.如权利要求14所述的系统，其中，所述光源由所述第一成像模块成像至所述孔径 光阑。
22.如权利要求14所述的系统，其中，所述第二成像模块的特征为可变焦距，并且所述 远心光学成像系统提供所述物件的可变放大率。
23.一种用于光学地检验一物件的系统，所述系统包括a.远心照明系统，包括光源，所述光源包括配置成用明场照明光来照明所述物件的明 场照明光部分及配置成用暗场照明光来照明所述物件的暗场照明光部分，所述暗场照明光 部分与所述明场照明光部分设置在相同光源平面中；和b.光学成像系统，包括成像传感器，且配置为生成所述物件的明场影像及所述物件的 暗场影像。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述暗场照明光部分包括多个暗场照明光片段， 所述多个暗场照明光片段的每一个片段配置成用在有效视野上具有一致角分布的所述暗 场照明光来照明所述物件；其中，单独地控制所述多个暗场照明光片段的每一个片段以实 现所述暗场照明光的预定的入射方向。
25.如权利要求23所述的系统，其中，所述光学成像系统是远心光学成像系统，所述远 心光学成像系统包括具有第一光学轴的第一成像模块及具有第二光学轴的第二光学成像 模块，并且所述照明光学轴、所述第一光学轴及所述第二光学轴相对于彼此偏移。
26.一种用于使用一系统光学地检验物件的方法，所述系统包括远心照明系统，包括光源，所述光源包括配置成用明场照明光来照明所述物件的明场 照明光部分及包括多个片段的暗场照明光部分，所述多个片段的每一个片段配置成用在有 效视野上具有一致角分布的暗场照明光来照明所述物件，并且所述暗场照明光部分与所述 明场照明光部分设置在相同光源平面中；和光学成像系统，包括成像传感器并且配置为生成所述物件的暗场影像，所述方法包括a.基于所述物件的特征来选定所述多个片段中的一个片段；和b.当仅由所述多个片段中的所选定的一个片段单独地照明所述物件时，生成所述物件 的单独暗场影像以实现所述暗场照明光的预定的入射方向。
27.如权利要求沈所述的系统，其中，所述光学成像系统是远心光学成像系统，所述远 心光学成像系统包括具有第一光学轴的第一成像模块及具有第二光学轴的第二光学成像 模块，并且所述照明光学轴、所述第一光学轴及所述第二光学轴相对于彼此偏移。
全文摘要
本发明描述一种用于使用区域传感器(或线传感器)的机器视觉系统的新颖架构，所述机器视觉系统具有与远心照明模块复合的远心成像光学器件。该照明模块可包含明场(bright field)照明源和/或暗场(dark field)照明源。所述远心成像光学器件包含具有孔径光阑的上成像模块及设置置所述上成像模块与物件之间的下成像模块，使得所述光源及所述孔径光阑位于所述下成像模块的背焦平面中。所述下成像模块将所述照明源成像至所述上成像模块的孔径光阑的平面。所述上成像模块的光学轴相对于所述下成像模块偏移。所述远心照明模块的光学轴相对于所述下成像模块的轴往相反方向偏移。
文档编号G01N21/00GK102105777SQ200980128832
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月21日 优先权日2008年7月22日
发明者伊格尔·卡齐尔, 戴维·菲什 申请人:奥博泰克有限公司