CN102818528B - 用于在增强景深的情形下检查物体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量物体平面的高度或物体上多个点的高度的装置，该装置包含有：成像系统，其具有经过成像系统的焦点的焦平面，其中该成像系统的焦平面相对于物体平面以成斜角的方式被斜置，以致于仅仅该物体平面的细小局部处于对焦中。可供选择的是，在成像系统和物体相对移动过程中，该焦平面以相对于成像系统的扫描方向成斜角的方式被斜置。

Description

用于在增强景深的情形下检查物体的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种诸如半导体器件之类的物体的检查，特别涉及这种物体的三维检查。

背景技术

在过去几十年来，半导体器件的要求迅速增长。半导体制造商常常被迫提高终端产品的质量、速度、性能，以及提高制造工艺的质量、速度、性能。机器视觉（machine vision）已经证明是提高半导体生产的生产率和质量的很必不可少的一部分。对于永远更高的半导体产量而言，更快和更为精确的机器视觉系统存在一贯的驱动。相应地，最终封装产品上的半导体器件如半导体晶圆或衬底的三维测量和检查的技术领域已经出现迅速的增长。

一种提高机器视觉精确度的明确的方法是增大透镜的孔径尺寸以用于更高的光学分辨率。然而，增大的孔径尺寸将导致降低景深（DOF: Depth of Field）。这种方法和三维的半导体封装趋势相冲突，并且需要很精确的器件放置。正如专利号为6,320,979、发明名称为“景深的强化”的美国专利所公开的，这种困境通过以活动安装在照相机外罩上的透镜系统的方式电动化聚焦而得以解决，除了代价为更为复杂的构造设计、振动灵敏度和更为缓慢的反应时间。

在快速扫描过程中当所允许的曝光时间很有限以避免所捕获图像变得模糊时，传输过程中（On-the-fly）的捕获技术正变得流行以提高机器视觉速度。由于其有限的照明能量，LED照明可能不适合于一些应用。使用氙气频闪灯（Xenon strobe lamp）的传输过程（On-the-fly）检查系统公开于专利出版号为2000/6049384、发明名称为“使用多相位结构照明的三维成像的方法和装置”的美国专利中。可是，氙气频闪灯是庞大笨重的，其使用寿命相对较短。另一方面，LED较其他光源展现了很多的优点，包括更高的能源效力、更长的使用寿命、改善了的结实耐用、更小的尺寸、更快速的开关、更高的耐久性和可靠性。因此，在机器视觉系统中LED照明是更为合适的。

而且，很多高密度的半导体封装检查应用同样也需要三维测量能力。干涉测量(Interferometry)很普遍地适用为三维测量。干扰条纹图案（interference fringe pattern）产生于被测量物体和内部参考表面之间的光学路径差异。在干涉测量具有大约纳米级别的高精确度的同时，其需要扫描以提高它的测量范围。因此，可能需要很多的测量而以相对缓慢的速度计算单个表面的高度。

在激光三角法(laser triangulation)中，激光投射光线在物体表面上，一位置传感器相对于入射光线偏置。当高度变化时，该位置传感器的位置存在偏移。高度信息能从该位置传感器的位置偏移中得以被测量。问题是由激光光线的光点大小和被测量物体的不均一所引入的误差。

共焦的光学器件充分利用下面的原理：在共焦光学器件的焦平面上，输出信号位于峰值（在强度或对比度方面）。图1所示为共焦光学器件100的传统结构。共焦光学器件100设置在物体102的垂直上方，以便于检查物体102。光源104通过光源针孔孔洞106（pinhole aperture）投射光线108。光线108经过分光器110和物镜112投射在物体102上，该物体102沿着共焦光学器件100的焦平面120对齐定位。对焦中的光线114从物体102处被传送通过物镜112和分光器110，并穿越检测器针孔孔洞116。只有经过检测器针孔孔洞116的对焦的光线114被图像传感器118接收，而离焦的光线大部分被阻挡了。所以，在使用检测器针孔孔洞116时共焦光学器件100在拒绝离焦的光线方面是有效的。由于高对比度的图像具有小的景深，所以高对比度的图像来自被检查物体的细小区域（位于共焦光学器件100的焦平面120上）。

对于测量高度的变化，通过或者移动成像系统100或者改变物体102的高度，共焦光学器件需要扫描整个可能的高度变化范围。所以，测量的速度很缓慢。

测量工件高度的另一个现有方法的实例公开于专利出版号为2008/0204748A1、发明名称为“用于固定在夹盘平台上的工件的测量设备”的美国专利中。一种测量设备被使用于测量固定在夹盘平台上的工件的高度。白光光源发出白光，而声光器件（acousto-optical device）偏转该白光以将白光分离而产生波长变化的折射光线的流量。控制电压以获得不同颜色的光线，针孔光罩（pinhole mask）让具有一部分特定波长的光线通过。色差透镜（chromatic aberration lens）被配置来将不同颜色的光线流经过针孔光罩聚焦在工件上。图像检测器被配置来通过色差透镜检测反射自工件的光线。通过电压相对于被测量高度（从调节校准获得）的映射，工件的高度通过电压值得以确定，而该电压值导致了由图像检测器所检测的峰值强度。但是，该方法对于被测量工件的表面上的颜色变化敏感。

现有方法的再一个实例公开于专利出版号为2009/0277889A1、发明名称为“带有检测激光束振荡器的激光束加工装置”的美国专利中。固定在夹盘平台上的工件上表面的高度位置通过投射带有狭窄聚焦范围的激光束在工件上而得以检测。从工件反射的激光束通过带有狭窄景深的聚焦透镜而被检测。通过从两个图像检测器所测量的聚焦结果的比值，被测量的器件高度能够被获得。这种方法的不足是：其对于工件表面的对比度或纹理敏感。

在避免现有技术上述缺点的至少一部分的同时，更为高效地完成三维测量是有益的。

发明内容

因此本发明的目的是寻求提供一种用于高速测量物体高度的改良的方法和装置，其避免了现有技术前述缺点的至少一部分。

因此，本发明一方面提供一种用于测量物体平面的高度的装置，该装置包含有：成像系统，其具有经过成像系统的焦点的焦平面，其中该成像系统的焦平面相对于物体平面以成斜角的方式被斜置，以致于仅仅该物体平面的细小局部处于对焦中。

第二方面，本发明提供一种用于测量物体平面的高度的方法，该方法包含有以下步骤：提供成像系统，该成像系统具有经过成像系统的焦点的焦平面；设置焦平面，以便于该焦平面以相对于物体平面成斜角的方式被斜置；使用该成像系统确定物体平面的高度。

第三方面，本发明提供一种用于获得物体的聚焦图像的装置，该装置包含有：成像系统，其具有经过成像系统的焦点的焦平面；以及定位设备，其相对于该物体在扫描方向上有效地移动该成像系统，以便于扫描该物体的表面；其中该焦平面被设置以致于该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置。

第四方面，本发明提供一种获得物体的聚焦图像的方法，该方法包含有以下步骤：提供成像系统，该成像系统具有经过成像系统的焦点的焦平面；相对于物体在扫描方向上移动该成像系统，以扫描该物体的表面；以及确定在成像系统相对于物体的各个位置时该物体的、处于对焦的兴趣区域；其中该焦平面被设置，以便于该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置。

参阅后附的描述本发明实施例的附图，随后来详细描述本发明是很方便的。附图和相关的描述不能理解成是对本发明的限制，本发明的特点限定在权利要求书中。

附图说明

现在仅仅通过示例的方式，并参考附图描述本发明较佳实施例，其中。

图1所示为共焦光学器件的传统结构。

图2所示为根据本发明第一较佳实施例所述的成像系统的光学配置示意图。

图3a和图3b所示阐明了和本发明较佳实施例所述的成像系统一起使用的高度测量的示意原理图。

图4所示为根据本发明第二较佳实施例所述的成像系统中所使用的光学配置示意图，其中仅仅其图像平面和图案光栅被斜置。

图5a至图5b所示阐明了根据本发明较佳实施例所述的高度测量方法的斜置条纹图像的投射。

图6a至图6d所示利用同质平整表面进行调节校准成像系统的调节方法。

图7所示阐明了用于具有不平整表面的物体的三维测量的移动式成像系统。

图8所示阐明了在保持有效景深的同时，具有增强了的光学分辨率的成像系统。

图9a至图9b为在图8中所阐明的成像装置移动期间，在不同的时间所接收的典型图像。

图10所示阐明了复杂的电动聚焦系统如何可被使用本发明较佳实施例的原理的成像系统所取代。

具体实施方式

图2所示为根据本发明第一较佳实施例所述的成像系统10的光学配置示意图，该成像系统10可包含有区域阵列照相机，如共焦成像系统。它适合于物体平面的快速高度测量，该物体平面包括相对平整的表面，例如晶圆的表面。成像系统10通常包含有设置在图像平面12上的照相机或图像传感器，由成像系统10所接收的图像聚焦在该图像平面12上。照相机传感器具有倾斜于待测量物体平面14的光轴11。所以，图像平面12同样也相对于物体平面14以斜角的方式偏置。光源16通过‎聚光器（condenser）18投射光线在具有预定结构的图案光栅20上。通过图案光栅20的光线被镜面22反射开来，并在被分光器26朝向物镜28反射以前被传送通过投射镜24。

光线经过物镜28，并将产生自图案光栅20的聚焦清晰的条纹图像投射在投射焦平面上，该投射焦平面和通过成像系统10的焦点的焦平面15相重合。这个焦平面15垂直于光轴11，并通过透镜系统的焦点，但其以相对于物体平面14成斜角的方式被斜置。物体平面14的图像在由设置于图像平面12上的照相机传感器观察以前，被向上传送通过物镜28、分光器26和成像透镜30。

成像系统10的图像平面12表示为一个平整的平面，其和光轴11成直角，并且在该平面上成像透镜将图像聚焦在照相机传感器上。另外，聚焦清晰的图像位于焦平面15上，焦平面15同样也垂直于光轴11，并经过焦点以在图像平面12上形成聚焦清晰的图像。

图3a和图3b所示阐明了和本发明较佳实施例所述的成像系统10一起使用的高度测量的示意原理图。在图3a中，图像平面12通常平行于物体平面34。物体平面34也和成像系统的焦平面32相重合。如此，位于焦平面32上的物体全部被清晰聚焦。

另一方面，在图3b中，图像平面12与物体平面34不平行。由于斜置的图像平面将会在不同的空间位置获得不同的聚焦水平，这意味着位于不平行的焦平面33上的各个点将会聚焦在不同深度的点上，并出现清晰聚焦的平面将会倾斜的结果。

所以，成像系统可能具有相对于物体平面34斜置的焦平面33。聚焦的空间位置依赖于焦平面33和物体平面34交叉处的物体平面34的高度位置。从而，在多个高度水平的物体平面在与物体平面的各个高度水平相匹配的多个空间点处和焦平面33相交，以便于仅仅焦平面33与物体平面34相交的物体平面34的狭窄区域是聚焦在图像平面上。因此，只有平整物体的物体平面34的细小或者狭窄区域是对准聚焦的。

结果是能获得的清晰聚焦平面所在的焦平面33将会倾斜。位于相对于物体平面34斜置的图像平面12上的照相机传感器，将会在不同的空间位置获得不同的聚焦水平面。这意味着物体平面34上的各个点仅仅在深度不同的特定点处被清晰聚焦，以便于深度或者高度是可确定的。

图4所示为根据本发明第二较佳实施例所述的成像系统43中所使用的光学配置示意图，其中仅仅其图像平面12和图案光栅20被斜置。光源16投射光线在图案光栅20上，该图案光栅20具有相对于投射透镜24的光轴23成斜角的方式偏置的法向矢量，投射透镜24被操作来从图案光栅20朝向物体平面14投射条纹图案。光线在被分光器26朝向物镜28反射以前，传送通过投射透镜24。光线经过物镜28，并将产生自图案光栅20的聚焦清晰的条纹图案（fringe image）投射在焦平面15上。这个焦平面15相对于物体平面14是倾斜的。然后，在由设置在倾斜的图像平面12的照相机传感器观察以前，物体平面14的图像被向上传送通过物镜28、分光器26和成像透镜30。

在这种配置中，物体平面14和物镜28、成像透镜30的中心全部沿着垂直轴线对齐定位。然而，图像平面12，以距成像透镜30的焦距长度f设置，其具有倾斜于垂直轴线的法向矢量（normal vector）。类似地，图案光栅20具有同样也倾斜于投射透镜24的光轴23的法向矢量。所以，这种配置可以实现和本发明其他较佳实施例相同的效果。物体平面14不与图像平面12平行，并且投射后的条纹图像的聚焦清晰的投射焦平面和成像系统43的倾斜的焦平面15相重合。其结果是：只有物体平面14的狭窄区域是在图像平面12上对焦的。

图5a至图5b所示阐明了根据本发明较佳实施例所述的高度测量方法的斜置条纹图像的投射。在图4中，光源16通过图案光栅20和物镜28将光线投射在待测量的物体表面上。在图5a中，被投射的条纹图像的投射焦平面44与物体平面14倾斜地设置，并与其相交。精细的投射条纹图像48的狭窄区域被表示为一系列空间上规则分布的线条，以致于如果成像系统的焦平面和投射条纹图像的投射焦平面44相重合，那么由图像平面12所接收的期望条纹图像同样也应为空间上规则分布。

图5b所示为表明物体平面的高度如何从其景深50的位置确定的示意图。它表明了投射条纹图像的水平位置被清晰聚焦在景深50以内，并在图像平面12上的清晰聚焦区域48中被观察。一旦该装置已经被调节校准，那么物体的高度能够从清晰聚焦区域48的像素位置中得以被计算出。

图6a至图6d所示利用同质平整表面（homogenous flat surface）进行校准调节图2的成像系统10或图4的成像系统43的调节方法。通过使用随着条纹图像投射其上的同质平整表面，该成像系统得以被调节校准。如图6a所示，设置在条纹图像48的对焦点的精细聚焦水平位置51的像素位置的每次移动和那个点的特定高度54相关，以致于同质平整表面上被在图像平面观察到的条纹图像48上的点的像素位置的移动和同质平整表面的高度具有线性关系，该图像平面处于精细聚焦中。

在图6b至图6d中，有必要找出条纹图像48的精细聚焦水平位置51。这个水平位置51相关于物体平面14处的平整表面的高度54。像素位置51的移动相对于平整表面的已知高度54之间的关系的调节校准得以被执行。较合适地，像素位置的所述移动对应于每次1微米的深度级别的变化而被测量，以便于获得精细聚焦水平位置51的移动相对于深度的图表。其后，相对平整的工件（其可能是相对平整的晶圆）的高度能够从投射图像48的聚焦部分的像素位置的移动中得以测量，投射图像48可以在单个图像中获得。

图7所示阐明了用于具有不平整表面的物体的三维测量的移动式成像系统。在这个实例中，物体36被放置在参考平面37上，成像系统的图像平面12相对于放置有物体36的参考平面37被斜置，以便于成像系统的图像平面12不与放置有物体36的参考平面37平行。因此，成像系统具有相对于放置有物体36的参考平面37斜置的焦平面56。其后，成像系统通过驱动机构沿着扫描方向（在图7中其被阐述为X方向）相对于物体36移动跨越参考平面37，并将移动的条纹图案投射在物体36上。在不同的位置55处，成像系统的焦平面56、57、58将会平行于成像系统移动，并分别在不同的时间t1、t2、t3位于不同的位置。相应地，成像系统43的焦平面56、57、58在这种移动期间以与扫描方向或X方向成斜角的方式被设置。以这种方式，物体36上多个点的各个高度当所述的点位于移动的焦平面上时得以测量。

通过使用同一个平台和在不投射条纹图案的情形下，图8所示阐明了在保持有效景深的同时，具有增强了的光学分辨率的成像系统。该光学系统配置以高光学分辨率，这意味着对于每个被捕获的图像存在小的景深DOF。当该光学系统沿着X方向移动时，能够从合并一系列图像的对焦区域和构造整个物体的完整聚焦图像中获得延伸的景深，该完整聚焦图像包含有不同的深度，由单独捕获的图像的组合所构成。如果图8中的物体36具有足够的特征以形成清晰聚焦的区域，其高度外形也藉此得以确定。

作为一个示例，图9a表明了分别在不同的时间t1、t2、t3、t4、t5图像平面12处所接收的图像63、64、65、66、67。图像平面12上的清晰聚焦的区域61位于在那个时间物体的外形和系统的焦平面56、57、58相交的区域，而离焦区域60则没有。所以，每个清晰聚焦的区域61的高度从以上列明的原理中得以确定。

当成像系统沿着扫描方向或X方向移动时，通过确定不同时点的对焦区域61，物体的表面高度外形能够从一系列图像中得以构造。另外，通过使用名叫焦点堆积（focus stacking）的处理技术，带有延伸的景深的图像（参见图9b）能够得以被构造。焦点堆积是一种图像处理技术，其使用不同的焦点水平合并一连串图像，以提供具有景深比各个单独源图像或局部聚焦的图像更大的完整的聚焦图像9b。所以，这种沿着X方向移动成像系统的三维测量配置的优点就是：垂直移动是没有必要的，在具有更高图像分辨率的情形下更大的视场（FOV：field-of-view）和景深（DOV：depth-of-field）能够以更快的速度获得。

图10所示阐明了复杂的电动聚焦系统如何可被使用本发明较佳实施例的原理的成像系统所取代。这个配置类似于图8中的配置，适用于快速的电动聚焦。成像系统相对于待检查的物体36在扫描方向上沿着X方向上的移动轴线38移动。物体36被放置在参考平面上，成像系统的焦平面71相对于扫描方向或X方向斜置，在X方向上成像系统相对于物体36移动以便于扫描物体36。

成像系统的处理器自动地识别和存储由图像传感器所观察到的物体36上狭窄精确聚焦区域的图像，该狭窄精确聚焦区域位于成像系统的焦平面71上或者与其相交。如果物体的高度通过上述的共焦方法或聚焦方法或一些其他方法被确定，那么根据图像区域位于精确聚焦，包含有狭窄精确聚焦区域的这种兴趣区域40（ROI:Region of interest）被与成像系统相连的处理器所识别。当成像系统相对于物体36移动，藉此移动其焦平面71时，假定物体36位于不同点处的高度能够被有效而又迅速地测量，兴趣区域ROI 40可以被处理器42切换至其他位于精确聚焦的区域。所以，这个系统配置可以作为电动聚焦系统，其可通过处理器切换到各个检查图像的兴趣区域ROI的精确聚焦。其后，在成像系统的各个位置处，包含有另外在成像系统的光学景深之外的高度变化的精确聚焦图像能够通过合并一系列图像的精细ROI而得以获得，以实现延伸后的景深。

值得欣赏的是，使用本发明较佳实施例所述的装置和方法，高度测量的速度比传统的电动方法更快。如果平整表面的高度将被要测量，那么如上所述，高度测量实际上能够在单一图像中完成。测量的精确度同样也对被测量材料表面的对比度、纹理和颜色变化不敏感，这点在一些前述现有方法中是要面临的难题。而且，根据本发明较佳实施例所述的原理可以作为快速而又高度精确的视觉平台，以取代电动聚焦，在该视觉平台上，在具有高成像分辨率的情形下，更大的视场FOV和景深DOV被获得。

此处描述的本发明在所具体描述的内容基础上很容易产生变化、修正和/或补充，可以理解的是所有这些变化、修正和/或补充都包括在本发明的上述描述的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种用于测量物体平面的高度的装置，该装置包含有：

成像系统，其具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面，其中该成像系统进一步包含设置在图像平面上的图像传感器，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且该成像系统的焦平面相对于物体平面以成斜角的方式被斜置，以致于仅仅该物体平面的局部处于对焦中。

2.如权利要求1所述的装置，其中，该成像系统还包含有：

光栅和光源，该光源可有效投射光线通过光栅，以将条纹图像投射在物体平面上，以便于只有该条纹图像的狭窄区域对焦在物体平面上。

3.如权利要求2所述的装置，其中，该条纹图像被聚焦在倾斜于物体平面的投射焦平面上，该投射焦平面在对焦于物体平面上的该条纹图像的狭窄区域与物体平面相交。

4.如权利要求2所述的装置，其中，该光栅具有相对于投射透镜的光轴以斜角偏置的法向矢量，该投射透镜相邻于光栅，投射透镜被操作来从光栅朝向物体平面投射该条纹图像。

5.如权利要求4所述的装置，其中，用于在物体平面上聚焦该条纹图像的物镜的中心和用于将条纹图像的反射光线聚焦在成像系统的图像平面上的成像透镜的中心沿着轴线对齐定位，该轴线垂直于物体平面。

6.如权利要求2所述的装置，其中，该成像系统和物体平面被配置以致于物体平面上的处于对焦中的条纹图像上点的像素位置的移动程度和物体平面的高度具有线性关系。

7.一种用于测量物体上的多个点的各个高度的装置，该装置包含有：

成像系统，其具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面；以及

驱动机构，其有效地驱动成像系统在投射条纹图像在物体上的同时相对于物体在扫描方向上移动，以便于扫描该物体的表面；

其中该成像系统进一步包含设置在图像平面上的图像传感器，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置。

8.一种用于测量物体平面的高度的方法，该方法包含有以下步骤：

提供成像系统，该成像系统具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面；

设置该成像系统的图像传感器于图像平面上，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且设置焦平面，以便于该焦平面以相对于物体平面成斜角的方式被斜置；

使用该成像系统确定物体平面的高度。

9.如权利要求8所述的方法，其中，该确定物体平面的高度的步骤还进一步包含有以下步骤：

从包含于该成像系统中的光源处通过光栅投射光线，以将条纹图像投射在物体平面上，以致于仅仅该条纹图像的狭窄区域对焦在物体平面上。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该条纹图像被聚焦在倾斜于物体平面的投射焦平面上，该投射焦平面在对焦于物体平面上的该条纹图像的狭窄区域与物体平面相交。

11.如权利要求9所述的方法，其中，该光栅具有相对于投射透镜的光轴以斜角偏置的法向矢量，该投射透镜相邻于光栅，投射透镜被操作来朝向物体平面投射该条纹图像。

12.如权利要求9所述的方法，其中，该确定物体平面的高度的步骤还包含有以下步骤：

相对于条纹图像上处于对焦中的点的调节校准后的像素位置，确定该点的像素位置的移动，其中，该像素位置的移动的程度和物体平面的高度具有线性关系。

13.一种测量物体上的多个点的各个高度的方法，该方法包含有以下步骤：

提供成像系统，该成像系统具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面；

设置该成像系统的图像传感器于图像平面上，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且设置焦平面，以便于该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置；

相对于物体在扫描方向上移动该成像系统，以投射移动的条纹图像在物体上和扫描该物体的表面；

使用该成像系统确定物体上多个点的高度。

14.一种用于获得物体的聚焦图像的装置，该装置包含有：

成像系统，其具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面；以及

定位设备，其相对于该物体在扫描方向上有效地移动该成像系统，以便于扫描该物体的表面；

驱动机构，其有效地驱动成像系统在投射条纹图像在物体上的同时相对于物体在扫描方向上移动，以便于扫描该物体的表面；

其中该成像系统进一步包含设置在图像平面上的图像传感器，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且该焦平面被设置以致于该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置。

15.如权利要求14所述的装置，该装置还包含有：

处理器，其有效地识别和存储在成像系统相对于物体的各个位置时该物体的、处于精确聚焦的兴趣区域的图像。

16.如权利要求15所述的装置，其中，该处理器被配置和有效地合并成像系统相对于物体的各个位置时各个兴趣区域的图像，并构造在成像系统的各个位置处的、包含有在成像系统的光学景深之外的高度变化的物体的聚焦图像，该聚焦图像通过合并兴趣区域的各个图像而得以构成。

17.一种获得物体的聚焦图像的方法，该方法包含有以下步骤：

提供成像系统，该成像系统具有光轴和经过成像系统的焦点的焦平面；

相对于物体在扫描方向上移动该成像系统，以扫描该物体的表面；以及

确定在成像系统相对于物体的各个位置时该物体的、处于对焦的兴趣区域；

其中该成像系统进一步包含设置在图像平面上的图像传感器，由该图像传感器所接收的图像聚焦在该图像平面上，以致于该成像系统的光轴相对于该图像平面成直角设置，并且该焦平面被设置，以便于该焦平面以相对于扫描方向成斜角的方式被斜置。

18.如权利要求17所述的方法，该方法还包含有以下步骤：

识别和存储在成像系统相对于物体的各个位置时该物体的、处于对焦的兴趣区域的图像。

19.如权利要求18所述的方法，该方法还包含有以下步骤：

合并在成像系统相对于物体的各个位置时各个兴趣区域的图像，并构造在成像系统的各个位置处的、包含有在成像系统的光学景深之外的高度变化的物体的聚焦图像，该聚焦图像通过合并兴趣区域的各个图像而得以构成。

20.如权利要求17所述的方法，该方法还包含有以下步骤：

根据该物体处于对焦的兴趣区域，测量该物体上的一个或多个点的高度。