CN101408660A - 自动多焦点调焦装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种能在使用探测器的大型平板显示器系统中完成精密调焦的自动多焦点调焦装置及其方法，包括：拍摄调焦用图像的多个CCD照相机；具有与各CCD照相机对应的位置信息、基于动作变化及工序变化自动控制调焦照相机的位置及焦点的高度的主机；根据主机提供的照相机位置信息使CCD照相机移动的照相机位置控制部；取得拍摄的调焦图像的图像取得部；识别从图像取得部抽取的调焦图像得到调焦位置信息的图像识别部；基于调焦位置信息产生电机控制信号的电机控制部；与该控制信号对应地使CCD照相机选择性地上下移动而精密调焦的精密电机；基于识别的调焦位置信息产生工作台控制信号的工作台控制部；以及与工作台控制信号对应地使CCD照相机选择性地左右移动来完成精密调焦的超精密工作台。

Description

自动多焦点调焦装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种自动多焦点调焦(auto multi-focus align)技术，尤其是涉及能在使用了探测器(Probe)的大型平板显示器(FPD：Flat Panel Display)系统中完成精密调焦的自动多焦点调焦装置及其方法。

背景技术

通常，在用探测器测定液晶基板时，为了使探测器的探针与液晶基板的电极正确地接触，需要使液晶基板的位置正确地对齐(alignment)。

以往，在多焦点方式的调焦系统中，利用使光路不同而使焦点位置变化的WD(Working Distance：工作距离)转换装置和CCD照相机进行多焦点对齐。

即，使光路(PASS)在光学上不同而使焦点位置变化，这就意味着由光学系统确定WD。

因此，在使用现有的光学系统来实际进行多焦点调焦时，由于由光学系统确定WD，因此，没有弹性，从特性上来说必须采用多个系统，存在由于透镜间的器具平坦误差而很难使焦点位置正确地一致的缺点，且存在不能使用一般的远心透镜而必须只能使用100％定制(Order Made)设计产品的缺点。

另外，由于近年来平板显示器的大型化，要求在使用了探测器的系统中设置精密的调焦系统，从大型化引起的检查系统的问题来看，很难因尺寸及机种变更而更换探测模块(Probe Block)，大型尺寸引起的探测模块的数量急剧增加，装备的更换件因大型化而变重，所以不能进行与大小对应地更换，很难通过用利用了现有光学系统的多焦点调焦系统来应对这种平板显示器的大型化引起的检查系统的问题。

发明内容

因此，为了解决上述现有多焦点调焦系统存在的各种问题，提出了能在大型化平板显示器的检查系统的精密调焦中使用的本发明。

本发明的目的在于提供一种能在使用了探测器(Probe)的大型平板显示器(FPD：平板显示器)系统中进行精密调焦的自动多焦点调焦装置及其方法。

本发明的另一目的在于提供一种自动多焦点调焦装置及其方法，其除玻璃调焦以外，还具有可针对探测器的自动调焦功能，可应对通过应用软件(Application)转换的WD，可在X、Y平面上根据全方位视野(FOV：Field Of View)的变化及调焦键位置变化进行自动调整，可进行模型更换时间最小化所要求的自动计算，可自动应对构建数据库所需的多种大小及模型。

为了实现上述目的，本发明的自动多焦点调焦装置的第一实施例包括：对覆盖调焦标记的全方位视野(FOV)的白黑(W/B：Whiteand Black)调焦用图像进行拍摄的多个CCD照相机；具有与所述多个CCD照相机分别对应的位置信息、基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度的主机；根据所述主机提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机移动的照相机位置控制部；取得由所述CCD照相机拍摄的调焦图像的图像取得部；对从所述图像取得部抽取的调焦图像进行识别而得到调焦位置信息的图像识别部；基于所述图像识别部识别的调焦位置信息产生电机控制信号的电机控制部；以及与所述电机控制部产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来进行精密调焦的精密电机。

优选地，图像取得部的特征在于还包括对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储的内部帧存储器。

优选地，图像识别部的特征在于将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上组合来得到调焦位置信息。

优选地，精密电机的特征在于是能使所述CCD照相机选择性地上下精密移动的步进电机。

采用这种本发明的第一实施例，具有下述优点：由于使用两个以上系统，所以可进行精密调焦(精度在3μm以上)，由于采用精密电机，所以可应对多焦点，由于不需使用调焦用的特殊光学系统，而可使用一般常用的远心透镜(Tele Centric Lens)，所以与现有的使用特殊光学系统的情况相比，从开发周期、WD的限制、空间限制、费用各方面来说都有利，在采用多个系统时也可分别控制各个位置，不会受到器具的平坦误差等的影响，可进行精密聚焦。另外，还具有下述优点：可通过主机程序自动地变更焦点位置，能容易地应对动作样品(Work Samp)变化及结构变更，可适用于PAA(ProbeAuto Align，探测器自动调焦)及复合结构探测器系统，能够代替现有的双焦点系统及三焦点系统，为系统设计提供了弹性，与现有系统相比能自动地构成全部动作，可提高生产率等。

为了实现上述目的，本发明的自动多焦点调焦装置的第二实施例包括：对覆盖调焦标记的全方位视野(FOV)的白黑(W/B：Whiteand Black)调焦用图像进行拍摄的多个CCD照相机；具有与所述多个CCD照相机分别对应的位置信息、基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度的主机；根据所述主机提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机移动的照相机位置控制部；取得由所述CCD照相机拍摄的调焦图像的图像取得部；对从所述图像取得部抽取的调焦图像进行识别而得到调焦位置信息的图像识别部；基于所述图像识别部识别的调焦位置信息产生电机控制信号的电机控制部；与所述电机控制部产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来进行精密调焦的精密电机；基于所述图像识别部识别的调焦位置信息产生工作台控制信号的工作台控制部；以及与所述工作台控制部产生的工作台控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地左右移动来进行精密调焦的超精密工作台。

优选地，图像取得部的特征在于还包括对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储的内部帧存储器。

优选地，图像识别部的特征在于将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上组合来得到调焦位置信息。

优选地，精密电机的特征在于是步进电机。

采用这种本发明的第二实施例，具有下述优点：由于使用两个以上系统，所以可进行精密调焦(精度在3μm以上)，由于采用精密电机，所以可应对多焦点，由于不需使用调焦用的特殊光学系统，而可使用一般常用的远心透镜(Tele Centric Lens)，所以与现有的使用特殊光学系统的情况相比，从开发周期、WD的限制、空间限制、费用各方面来说都有利，在采用多个系统时也可分别控制各个位置，不会受到器具的平坦误差等的影响，可进行精密聚焦。另外，还具有下述优点：可通过主机程序自动地变更焦点位置，能容易地应对动作样品(Work Samp)变化及结构变更，可适用于PAA(ProbeAuto Align)及复合结构探测器系统，能够代替现有的双焦点系统及三焦点系统，为系统设计提供了弹性，与现有系统相比能自动地构成全部动作，可提高生产率等。

为了实现上述目的，本发明的自动多焦点调焦方法包括：第一步骤，确认动作(WORK)尺寸是否变更；第二步骤，当进行所述确认的结果是动作尺寸变更时，基于系统构成来自动地计算调焦照相机的位置变更值，变更调焦照相机的位置；第三步骤，当所述调焦照相机的位置变更后或在动作尺寸未变更时，从调焦照相机取得调焦图像，并进行存储、识别，算出调焦位置值；以及第四步骤，基于所述算出的调焦位置值使超精密工作台移动而完成调焦。

优选地，在第二步骤的特征在于，为了得到调焦照相机的位置变更值，考虑了探测器、探测器基座、接触、调焦键、调焦表、假想标记、基台(station)构成、照相机系统等系统构成要素。

优选地，第三步骤中调焦位置值的算出的特征在于是将取得的多个调焦图像中的至少两个以上组合来算出调焦位置信息。

采用本发明，具有下述优点：由于使用两个以上系统，所以可进行精密调焦(精度在3μm以上)，由于采用精密电机，所以可应对多焦点，由于不需使用调焦用的特殊光学系统，而可使用一般常用的远心透镜(Tele Centric Lens)，所以与现有的使用特殊光学系统的情况相比，从开发周期、WD的限制、空间限制、费用各方面来说都有利，在采用多个系统时也可分别控制各个位置，不会受到器具的平坦误差等的影响，可进行精密聚焦。

另外，还具有下述优点：可通过主机程序自动地变更焦点位置，能容易地应对动作样品(Work Samp)变化及结构变化，能自动地应对包含目标标记(Target Mark)的2维位置变更在内的焦点位置变化，可适用于PAA(Probe Auto Align，探测器自动调焦)及复合结构探测器系统，能够代替现有的双焦点系统及三焦点系统，系统设计弹性大，与现有系统相比能自动地构成全部动作，可提高生产率等。

附图说明

图1是本发明的自动多焦点调焦装置的第一实施例的概略构成图。

图2是本发明的自动多焦点调焦装置的第一实施例的详细构成图。

图3是本发明的自动多焦点调焦装置的第二实施例的概略构成图。

图4是本发明的自动多焦点调焦装置的第二实施例的详细构成图。

图5是表示本发明的自动多焦点调焦方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。在说明本发明时，若认为对相关的公知功能或构成的具体说明会造成本发明的要点不必要地变得不清楚，则省略这些公知功能或构成的具体说明。

图1是本发明的自动多焦点调焦装置的第一实施例的概略构成图，图2是自动多焦点调焦装置的第一实施例的详细构成图。

在此，参考符号121、122、121+N表示多个CCD照相机，即对覆盖调焦标记的全方位视野(FOV)的白黑(W/B：White andBlack)调焦用图像进行拍摄的调焦照相机，参考符号170表示主机(HOST)，具有与所述多个CCD照相机121～121+N分别对应的位置信息，基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度，参考符号180表示照相机位置控制部，根据所述主机170提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机121～121+N移动。

参考符号140是取得由所述CCD照相机121～121+N拍摄的调焦图像的图像取得部，还包括内部帧存储器，对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储。

参考符号150是对从所述图像取得部140抽取的调焦图像进行识别而得到调焦位置信息的图像识别部，优选将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上组合来得到调焦位置信息。

参考符号160表示基于所述图像识别部150识别的调焦位置信息产生电机控制信号的电机控制部，参考符号110是与所述电机控制部160产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来完成精密调焦的精密电机，优选具有能使所述CCD照相机选择性地上下精密移动的步进电机。

未说明的符号131表示LED照明，未说明的符号132表示远心透镜。

在如此构成的本发明的优选第一实施例中，主机170具有与各个调焦照相机121～121+N分别对应的位置信息，将用于通过动作(WORK)的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度的控制信息提供给照相机位置控制部180，利用该控制信息，照相机位置控制部180自动地对CCD照相机121～121+N的位置进行控制。

通过这种动作，调焦照相机即CCD照相机移动到调焦位置，但由于此时CCD照相机的控制不是精密控制，所以不是正确的调焦位置，而应当是靠近调焦位置的位置。

因此，必须再次进行精密的控制动作，使调焦照相机移动到调焦位置。

即，图像取得部140取得调焦照相机121～121+N得到的白黑调焦用图像并存储在内部帧存储器中，图像识别部150将存储在该帧存储器中的调焦用图像组合而算出正确的调焦位置信息。换言之，图像识别部150将存储在帧存储器中的多个调焦用图像中的至少两个以上不同的调焦照相机的图像组合来取得调焦位置信息。

基于如此得到的调焦位置信息，电机控制部160完成用于使调焦照相机精密地移动到调焦位置的控制动作，与该控制动作对应地，精密电机即步进电机110动作，使调焦照相机(CCD照相机)正确地移动到调焦位置。

在此，在利用步进电机110使调焦照相机移动时，只要使用公知的利用齿条、小齿轮、齿轮等的移送方法即可，因此省略其详细说明。

图3是本发明的自动多焦点调焦装置的第二实施例的概略构成图，图4是自动多焦点调焦装置的第二实施例的详细构成图。

在此，参考符号231、232、231+N表示CCD照相机，即对覆盖调焦标记的全方位视野(FOV)的白黑(W/B：White and Black)调焦用图像进行拍摄的调焦照相机，参考符号300表示主机(HOST)，具有与所述多个CCD照相机231～231+N分别对应的位置信息，基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度，参考符号290表示照相机位置控制部，根据所述主机300提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机231～231+N移动。

参考符号250是取得由所述CCD照相机231～231+N拍摄的调焦图像的图像取得部，还包括内部帧存储器，对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储。

参考符号260是对从所述图像取得部250抽取的图像进行识别而得到调焦位置信息的图像识别部，优选将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上组合来得到调焦位置信息。

参考符号270表示基于所述图像识别部260识别的调焦位置信息产生电机控制信号的电机控制部，参考符号220是与所述电机控制部270产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来完成精密调焦的精密电机，优选具有能使所述CCD照相机选择性地上下精密移动的步进电机。

参考符号280表示基于所述图像识别部260识别的调焦位置信息产生工作台控制信号的工作台控制部，参考符号210表示与所述工作台控制部280产生的工作台控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来完成精密调焦的超精密工作台。

未说明的符号241表示LED照明，未说明的符号242表示远心透镜。

在如此构成的本发明的优选第二实施例中，主机300具有与各个调焦照相机231～231+N分别对应的位置信息，将用于通过动作(WORK)的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度的控制信息提供给照相机位置控制部290，利用该控制信息，照相机位置控制部290自动地对CCD照相机231～231+N的位置进行控制。

通过这种动作，调焦照相机即CCD照相机移动到调焦位置，但由于此时CCD照相机的控制不是精密控制，所以说不是正确的调焦位置，而应该是靠近调焦位置的位置。

因此，必须再次进行精密的控制动作，使调焦照相机移动到调焦位置。

为此，图像取得部250取得调焦照相机231～231+N得到的白黑调焦用图像并存储在内部帧存储器中，图像识别部260将存储在该帧存储器中的调焦用图像组合而算出正确的调焦位置信息。换言之，图像识别部260将存储在帧存储器中的多个调焦用图像中的至少两个以上的不同的调焦照相机图像组合来取得调焦位置信息。

基于如此得到的调焦位置信息，电机控制部270完成用于使调焦照相机精密地移动到调焦位置的控制动作，与该控制动作对应地，精密电机即步进电机220动作，使调焦照相机(CCD照相机)上下移动到调焦位置。

在此，在利用步进电机220使调焦照相机移动时，只要使用公知的利用齿条、小齿轮、齿轮等的移送方法即可，因此省略其详细说明。

接着，工作台控制部280基于由图像识别部260识别的调焦位置信息使超精密工作台210左右移动，通过这种超精密工作台210的移动，可进行CCD照相机的精密调焦。在此，由于CCD照相机231固定安装在超精密工作台210上，所以在与超精密工作台210的移动方向相同的方向上进行移动。

图5是表示本发明的自动多焦点调焦方法的流程图，S表示步骤(Step)。

如图5所示，在步骤S 101中，确认动作(WORK)尺寸是否变更，当动作尺寸变更时，进入步骤S103，基于系统构成来自动地计算调焦照相机的位置变更值。在此，为了得到调焦照相机的位置变更值，考虑探测器(Probe)、探测器基座(Probe base)、接触(Contact)、调焦键(Align key)、调焦表(Align table)、假想标记(Virtual Mark)、基台(station)构成、照相机系统等系统构成要素，自动地计算照相机的位置变更值。

接着，在步骤S105中，利用所述算出的调焦照相机的位置变更值来变更调焦照相机的位置。

调焦照相机的位置变更后、或当动作尺寸未变更时，如步骤S107中那样，从调焦照相机取得调焦图像，在步骤S109中，将所述取得的调焦图像存储在内部帧存储器中，在步骤S111中，对存储在内部帧存储器中的调焦图像进行识别，算出调焦位置值。在此，调焦位置值的算出是指将存储在帧存储器中的多个调焦用图像中的至少两个以上的相互不同的调焦照相机的图像组合来算出调焦位置信息。

接着，在步骤S113及步骤S115中，基于所述算出的调焦位置值使超精密工作台移动，完成调焦。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

符号说明

121、231CCD照相机        110、220步进电机

140、250图像取得部       150、260图像识别部

170、270电机控制部       210超精密工作台

280工作台控制部。

Claims (11)

1.一种自动多焦点调焦装置，其特征在于，包括：

多个CCD照相机，对覆盖调焦标记的全方位视野的白黑(W/B，white and black)调焦用图像进行拍摄；

主机，具有与所述多个CCD照相机分别对应的位置信息，基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度；

照相机位置控制部，根据所述主机提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机移动；

图像取得部，取得由所述CCD照相机拍摄的调焦图像；

图像识别部，对从所述图像取得部抽取的调焦图像进行识别而得到调焦位置信息；

电机控制部，基于所述图像识别部识别的调焦位置信息产生电机控制信号；以及

精密电机，与所述电机控制部产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来进行精密调焦。

2.根据权利要求1所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述图像取得部还包括对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储的内部帧存储器。

3.根据权利要求1所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述图像识别部将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上进行组合来得到调焦位置信息。

4.根据权利要求1所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述精密电机是能使所述CCD照相机选择性地上下精密移动的步进电机。

5.一种自动多焦点调焦装置，其特征在于，包括：

多个CCD照相机，对覆盖调焦标记的全方位视野的白黑(W/B，white and black)调焦用图像进行拍摄；

主机，具有与所述多个CCD照相机分别对应的位置信息，基于动作的变化及工序的变化来自动地控制调焦照相机的位置及焦点(WD)的高度；

照相机位置控制部，根据所述主机提供的照相机的位置信息来使所述多个调焦用CCD照相机移动；

图像取得部，取得由所述CCD照相机拍摄的调焦图像；

图像识别部，对从所述图像取得部抽取的调焦图像进行识别而得到调焦位置信息；

电机控制部，基于所述图像识别部识别的调焦位置信息产生电机控制信号；

精密电机，与所述电机控制部产生的控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地上下移动来进行精密调焦；

工作台控制部，基于由所述图像识别部识别的调焦位置信息产生工作台控制信号；以及

超精密工作台，与所述工作台控制部产生的工作台控制信号对应地使所述多个CCD照相机选择性地左右移动来进行精密调焦。

6.根据权利要求5所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述图像取得部还包括对从所述CCD照相机拍摄的调焦图像中取得的调焦图像进行存储的内部帧存储器。

7.根据权利要求5所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述图像识别部将所述图像取得部取得的多个调焦图像中的至少两个以上进行组合来得到调焦位置信息。

8.根据权利要求5所述的自动多焦点调焦装置，其特征在于：所述精密电机是步进电机。

9.一种自动多焦点调焦方法，其特征在于，包括：第一步骤，确认可否变更动作尺寸；

第二步骤，当进行所述确认的结果是动作尺寸变更时，基于系统构成来自动地计算调焦照相机的位置变更值，变更调焦照相机的位置；

第三步骤，所述调焦照相机的位置变更后或在动作尺寸未变更时，从调焦照相机取得调焦图像，并进行存储、识别，算出调焦位置值；以及

第四步骤，基于所述算出的调焦位置值使超精密工作台移动，完成调焦。

10.根据权利要求9所述的自动多焦点调焦方法，其特征在于：所述第二步骤为了得到调焦照相机的位置变更值，考虑了探测器、探测器基座、接触、调焦键、调焦表、假想标记、台面构成、照相机系统等系统构成要素。

11.根据权利要求10所述的自动多焦点调焦方法，其特征在于：

所述第三步骤的调焦位置值的计算是将取得的多个调焦图像中的至少两个以上进行组合来算出的调焦位置信息。

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