CN103728717A - 用于对均匀照射物品成像的装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于对均匀照射物品成像的装置。这里提供一种装置，包括配置为将光子反射到物品的表面的反射表面，配置用于支承物品的平台，以及组件。某些实施例中，组件配置用于发射光子通过物品到达反射表面。组件进一步配置为采用光子的辐照对物品成像。

Description

用于对均匀照射物品成像的装置

相关申请

本申请要求2012年10月10日由Ahner等提交的美国临时专利申请No.61／712，186的权益。

发明内容

这里提供了装置，包括：反射表面，配置用于将光子反射到物品的表面；配置用于支承物品的平台(stage)；以及组件。在某些实施例中，组件配置用于穿过物品向反射表面发射光子。组件进一步配置用于采用光子的辐照对物品成像。

本发明的这些和其他特点及方面参考如下附图、说明书和附加附加权利要求可以更好的理解。

附图说明

图1示出根据实施例的配置用于产生均匀照射物品的图像的装置。

图2示出根据一个实施例的配置成均匀照射物品的组件。

图3示出根据某些实施例的透镜的折射率分布。

图4示出根据一个实施例的配置用于通过在一段时间间隔内向物品投射光子来产生均匀照射物品的图像的装置。

图5示出根据一个实施例的投射在物品表面上的基于光子的形式的鹰眼透视图。

图6示出根据一个实施例投射在物品表面上的基于光子的形式的鹰眼透视图。

具体实施方式

在详细说明不同实施例之前，本领域技术人员应当理解实施例并不由于这些实施例中的元件变化而是限制性的。同样应当理解的是这里说明和／或表示的一个特定实施例具有的元件已经与特定实施例分离，并且可选择的可以与其他若干实施例合并或者替代这里所述的其他若干实施例中的元件。

本领域技术人员应当理解这里所使用的术语目的在于描述发明的概念，并且术语并不是用于限制。除非特意说明，普通数字(例如，第一，第二，第三等)用于区分或者确认一组元件或者步骤中的不同元件或步骤，并不是对其中实施例中的元件和步骤施加系列的或数字的限制。例如，“第一”，“第二”和“第三”元件或步骤无需按照这一顺序出现，并且相关的实施例无需限定到三个元件或步骤。应当理解，除非特别说明，任何标记，例如“左”，“右”，“前”，“后”，“顶端”，“底部”，“向前”，“反转”，“顺时针”，“逆时针”，“上”，“下”或者其他类似术语例如“上部”，“下部”，“之后”，“之前”，“垂直”，“水平”，“接近”，“远离”等的使用是为了方便而不是用于暗示，例如，特殊固定位置，方位或方向。也应当理解单数形式“一”，“一个”和该”包括复数参考，除非背景清楚的指示。

除非定义，这里所使用的所有技术和科学术语具有和实施例所涉及技术领域内技术人员通常理解含义相同的意义。

可以对生产线上制造的物品的某些特征进行检查，包括缺陷，例如颗粒和着色污染，刮痕和空洞，这些缺陷可能降低物品或者包括该物品的系统的性能。例如，针对微粗糙度，例如凹陷或隆起之类的缺陷，和／或污染对在视觉上光滑的硬盘执行最终检查。

某些实例中，通过照相机对物品成像执行缺陷探测和检查。为了区分不同类型的特征，通过光子发射器适当照亮物品。然而，放在物品上当的光子发射器会引起相机捕获的反射光和／或漫射光，从而阻碍检测某些特征和缺陷的能力。另外，根据光子发射器相对于物品的角度和位置，照射在物品上的光子数量分布不均匀，也会引起某些特征和缺陷不会被检测到。因此，这里提供了配置采用基本上均匀的照射来为物品成像的设备，以及管理反射光和漫射光的布置。

这里所述的某些实施例中，装置配置用于定位物品来在(1)光子发射器与(2)反射表面和相机之间成像。在这种布置中，采用均匀照射的物品在没有检测到反射光子，反射光，漫射光子和／或漫射光的情况下成像，从而导致同类型特征和缺陷的更大可检测性以及检查。例如，高功率光源通过硬盘中心将光投射到锥形镜上，将投射的光反射到硬盘的表面上。该实例中，通过将光从光源投射到锥形镜，而不是直接投射到硬盘表面，锥形镜的角度和弯曲度用于管理漫射光和从硬盘表面反射的光。特别地，锥形镜可以配置有特定角度和弯曲度，其防止相机检测和记录漫射光以及从表面反射的光。采用这种方式，通过产生更细节以及那些物品特征更清晰的图像，基本上不会被漫射光和物品(例如，硬盘，反射表面，介质，溅射面等)表面反射光阻碍，基于图像的检测得以改善。

某些实施例中，装置可包括透镜，用于传送光子发射器的光子到反射表面，从而对均匀照射物品成像。该透镜可配置用于重新分布从光子发射器接收到的光子，这样随着光子跨物品的表面从最初位置被投射到物品的表面上的最终位置，透镜单调地增加光子通量。采用这种方式，物品的整个表面被均匀(或者基本上均匀的)地辐射。

示例性实例中，配置用于对圆盘成像的装置可包括透镜，其通过盘中心传送来自光源的光并将其传送到锥形镜，该锥形镜将光反射回盘的表面。该实例中，为了均匀照射盘的表面，当光跨盘的表面从内圆周投射到盘的外圆周时，透镜增加光子通量。换句话说，当圆盘的环形表面区域随着盘半径而增加时，透镜通过增加光子通量重新分配了光子通量。可以理解的是为了在整个盘面上，每个单元区域具有相同的光功率(例如，均匀照亮，均匀辐照度)，随着光投射到盘面光子通量根据半径变化而增加。正如例子中所说明的，透镜通过重新分配光子通量计及圆盘半径的变化。

某些实施例中，这里所述的装置可通过在物品的不同位置投射光子并且后续记录物品的这些图像来对均匀照射的物品成像。然后，装置从这些所记录的均匀照射物品的图像生成一个合成图像。例如，装置包括投影仪，在一段特定或者预定间隔内投射例如环或者点(例如，小光子点)形式成形的光子到物品表面。该光子形式可以投射到物品的初始位置上，然后在特定间隔内跨物品移动到表面位置上的最终位置。这一场景中，相机配置用于随着光子形式跨物品移动而记录物品的图像。该装置然后进一步基于所记录的均匀照射的物品图像产生合成图像。采用这种方式，这里所述的装置提供了一种通过在一时间段——而非单个瞬间——上投射光子对均匀照射物品产生图像的机构，。

图1示出了根据实施例的配置用于产生均匀照射物品的图像105的装置。该装置100包括，但不限于：支承光子发射器120的平台110，包括透镜140并且进一步支承物品150的圆柱平台130，反射表面160，相机170，以及计算机180。可以理解的是这里所述的装置是示例性的，并不是用于限定发明概念的范围。

某些实施例中，装置100可被配置成产生均匀照射物品的图像。例如，光子发射器120向透镜140投射光子。透镜140将这些光子传送到反射表面160。某些实例中，附图2中详述的，透镜140通过相对于长度(例如物品150的半径155)单调增加光子通量来重新分配从光子发射器120接收的光子通量。通过相对于物品150的长度增加光子通量，可达成物品每个单元区域均匀或者一致的光子功率量(例如，均匀照射，均匀照亮)。一旦光子通量从透镜140传递到反射表面160上，反射表面160将光子通量反射到物品150的表面。然后，相机170对物品成像，并且图像由计算机180存储和记录。

在继续说明装置100的不同组件之前，可以理解的是这里所述的物品150可以是但不限于半导体晶片，磁性记录介质(例如，用于硬盘驱动的硬盘)以及它们制造过程中任意阶段的工件。

现在参考平台110，某些实施例中，平台110支承光子发射器120。某些实施例中，平台110可以是压电控制平台，例如原子力显微镜(“AFM”)平台。某些实例中，平台110可以是一个或者多个组件的腔室。例如，平台110容纳功率源，光子发射器120的光纤电缆，和／或与光子发射器120一起使用的波和／或偏振滤光器。

装置100进一步包括平台110支承并且放置在透镜140附近用于向透镜140发射和投射光子的光子发射器120。某些实例中，光子发射器120可以是高功率光源，例如固态光源和／或激光。某些实施例中，光子发射器120可以发射白光，蓝光，UV光，红外，相干光，非相干光，漫射光，非漫射光，或者其某一组合。可以理解的是所讨论的光的类型仅仅是实例，而不是用于限定这里所述概念的范围。某些实施例中，光子发射器120或者光源发射可以用于照亮物品150和对其成像的任意类型的光子。

现在参考圆柱平台130，圆柱平台130位与光子发射器120之上并且容纳透镜140。另外，圆柱平台130支承物品150从而允许物品150能够放在光子发射器120或者光源和透镜140与反射镜160之间。某些实例中，圆柱平台在另一个位置(例如，第一，第二或某一第三位置)支承物品150，该位置允许物品150被均匀照射。某些实施例中，圆柱平台130可包括加快或者夹持系统(没有示出)来固定物品150。例如，圆柱平台130包括靠近物品150的内径184的夹子。在一个例子中，圆柱平台130包括靠近外径186的夹子。某些实例中，圆柱平台130是透明平台，如图1中所示。某些实例中，圆柱平台可以是不透明平台。

尽管附图1中例示了圆柱平台，但是其目的是示例性的而不是意欲限制这里所述概念的范围。某些实施例中，替代圆柱平台，使用矩形棱镜状平台，三角形棱镜状平台，或者配置用于在(1)光子发射器和／或光源和／或透镜以及(2)反射表面之间支承物品的平台。

装置100还包括透镜140。透镜140配置用于向反射表面160传送来自光子发射器120的光子。例如，透镜透过物品150向反射表面160传送来自光子发射器120的光子。某些实施例中，透镜140配置用于重新分配接收到的来自光子发射器120的光子，这样可以均匀照射物品150。例如，透镜140可配置用于接收来自光子发射器150的光子通量，并且重新分配光子通量，这样当物品150的环形表面面积随着半径155增加时，透镜140单调增加了投射在物品150表面上的光子通量。换句话说，随着在物品150的表面182上从初始位置184(例如内径)到最终位置(例如外径)投射光子，透镜增加了光子通量，以便获得物品150的整个表面上每个单元区域的相同光能(例如均匀照射)，如图2中详细说明的。

某些实施例中，透镜140为一定的折射率分布的梯度折射率透镜(“gradient-index：GRIN，)，物镜，或者梯度折射率透镜和物镜的组合。可以理解的是这里所述的透镜是示例性的，而不是用于限制这里所述概念的范围。透镜140可以是配置用于传输光子并且以允许物品(例如物品150)被均匀照射的方式改变光子通量的透镜。

如图1所示，透镜140容纳在圆柱平台130内。某些实例中，透镜140的直径可与反射表面160的基底的直径相同或类似。某些实例中，透镜140的直径的范围从与反射表面160的基底直径相同的直径到与物品150的中心孔188的直径相同或类似的直径。可以理解的是，这里所述的直径是某些说明性实例，并不是用于限定这里所述的概念的范围。某些实例中，透镜140的直径可配置成均匀照射物品150表面的形式。

尽管附图1表示了单个透镜，也仅仅是一个实例，而不是用于限制这里所述概念的范围。某些实例中，可以使用多于一个的透镜来从光子发射器向反射表面传送光子。进一步可以理解的是透镜140与光子发射器120，反射表面160和相机170对齐的例示仅仅是示例性示例，而不是用于限定这里所述概念的范围。某些实施例中，透镜140可以放置在偏离中心，以一定角度或者按照允许透镜向反射表面160发送来自光子发射器150的光子从而均匀照射物品150表面的形式来放置。

装置100包括置于物品150之上的反射表面160。反射表面160接收来自透镜140穿过物品150的中心孔188的光子，并且将光子反射到物品150的表面，正如光线a，b和c表示的。如图1所示的，反射表面160为锥形镜。某些实施例中，替代锥形镜，反射表面160可以为抛物面镜，凹面镜，凸面镜，和／或配置用于将光子反射到物品表面的反射表面。某些实施例中，反射表面160的曲率190可基于透镜140的系数分布(index profile)配置为假根据基本上线性或者非线性，如图2和3中更为详细说明的。

某些实施例中，装置100包括相机170。某些实施例中，相机170可与计算机180通信耦合。某些实施例中，相机170可配置用于记录均匀照射物品150的图像并且将这些记录的图像传送给计算机180用于存储和特征分析。某些实施例中，相机170可以是互补金属氧化物半导体(“CMOS”)相机，科学互补金属氧化物半导体(“scientific complementary metal oxide semiconductor：sCMOS”)相机，电荷耦合器件(“CCD”)相机，或者配置用于在特征检测和标识时使用的相机。尽管附图1中示出一个相机，其目的仅仅是示例性的，并不是用于限制实施例的保护范围。某些实施例中，装置100可包括配置用于记录物品图像的多个相机。

另外，装置100包括计算机180。某些实施例中，计算机180可与相机170通信耦合从而存储相机170记录的物品150的图像。某些实施例中，计算件180基于所记录的物品的图像产生基本上均匀照射物品的合成图像。某些实施例中，计算机180可与光子发射器120通信耦合从而使得光子发射器120根据预定调度发射光子。某些实例中，计算机180向光子发射器120发信号来向透镜140发射预定光子通量。某些实施例中，计算机180可进一步配置为标识物品150的特征，例如盘缺陷。可以理解的是计算机180可以为台式机，工作站，便携设备(例如，移动设备，平板电脑，笔记本或者智能手机)，或者可以配置用于存储图像的计算设备。

现在参考附图2，根据实施例示出了配置用于均匀照射物品的组装件。组装件200包括但不限于平台202，光子发射器204，支承物品210的圆柱平台206，透镜208，以及锥形镜212。某些实施例中，平台202，光子发射器204，圆柱平台206，透镜208，以及锥形镜212分别基本上与附图1中所述的平台110，光子发射器120，圆柱平台130，透镜140和反射表面160类似。某些实施例中，组装件200可以是装置(例如附图1的装置100)的一部分。

某些实施例中，光子发射器204向透镜208发射光子通量。然后透镜208通过单调增加光子通量来重新分配从光子发射器204接收到的光子通量，这样光子以均匀照射／照亮沿着长度方向(例如，物品210的半径218)从初始表面位置(例如内径214)到最终表面位置(例如，外径216)地投射在物品210的表面上。通过随着光子沿着物品210的长度方向投射而增加光子通量，可达成物品的每个单元面积上均匀或一致的光子功率量(例如，均匀照射，均匀照明)。一旦光子从透镜208传送到锥形镜212上，锥形镜212就将光子反射到物品210的表面上。

如上所述的，为了获得整个物品210表面上的均匀照射，当光子在物品的表面上沿着物品210的长度(例如，半径214)从初始位置(例如，内径214)到最终位置(例如，外径216)地投射在物品的表面上时，透镜208通过单调增加光子通量重新分配从光子发射器204接收到的特定光子通量的光子。例如，透镜212重新分配从光子发射器204接收到的光子通量，从而相比于投射到反射表面上对应于内径214的表面位置(例如，位置222)的光子通量，向反射表面上对应于外径216的表面位置(例如，位置220)投射更大的光子通量。采用这种方式，通过随着光子沿着半径218径向向外投射，光子通量增加，物品被均匀照射。

可以理解的是，重新分配的光子通量以补偿物品的表面位置与光源和／或光子源的相对距离。也就是说，就附图2而言，随着距离相对于锥形镜212(其反射从透镜208接收到的光子)从内径214增加到外径216，光子通量(例如，每单位时间的光子数量)增加，以补偿物品的表面位置和锥形镜之间的距离。可以理解的是，当同样的光子通量投射到物品210的表面上时，物品的辐照度随着光子从内径214投射到外径216而降低。因此，通过如这里所述的用于计及表面位置对光子和／或光源的相对距离的重新分配光子通量，可达成均匀照射的物品。

如上所述，透镜208配置用于通过相对于物品210长度(例如半径218)单调增加相对于物品210长度(例如半径218)的光子通量来重新分配接收来自光子发射器204的光子的光子通量。某些实施例中，这可以获得基于透镜208的折射率折射率曲线分布来实现。例如，透镜208可以为梯度折射率透镜GRIN透镜，该GRIN透镜可具有特定折射率分布，这样相比于透镜中心226，向透镜208的外径224重新定向更大量的光子，如光线d，e和f表示的。采用这种方式，向外投射在透镜208的半径224处或附近的光子通量比向外投射在透镜208的中心226或附近的光子通量更大，从而导致与物品210的内径214附近表面上的光子通量相比，投射在透镜210的外径216附近表面上的光子通量更大。可以理解的是光线d，e和f仅仅是示例性的，并且进一步可以理解的是，透镜208可以从光子发射器204向锥形镜212传送多于三条的光线。

简要的转向附图3，根据某些实施例示出透镜折射率分布。某些实施例中，附图1和2的透镜140和208分别配置成具有这里所述的折射率分布。

附图3提供了根据一个实施例作为透镜半径函数的折射率曲线。例如，这里所述的透镜在透镜外径(例如附图2的外径224)的折射率大约为1.5，并且透镜中心(例如，附图2的中心226)附近的折射率大约为1.2，如曲线302所示(例如，透镜1)。一实例中，这里所述的透镜在透镜的外径处或附近的折射率大约为2，并且透镜中心附近的折射率大约为1.5，如曲线304所示(例如，透镜2)。某些施例中，这里所述的透镜在透镜的外径附近的折射率大约为1.5，并且透镜中心附近的折射率大约为2，如曲线306所示(例如，透镜3)。

可以理解的是附图3中说明的折射率曲线仅仅是示例性的，且不同折射率分布的不同透镜也可以用于影响均匀照射物品的成像。另外，可以理解的是透镜的折射率分布可基于用来形成透镜的材料。某些实施例中，这里所述的透镜使用同质材料或者材料的组合。例如，这里所述的透镜包括如下材料，诸如光学玻璃，塑料，锗，硒化锌，氯化钠，和／或其组合。

现在参考附图2，如上所讨论的，透镜208的折射率分布可以用于通过重新分配如这里所述的光子通量影响均匀照射物品的成像。透镜208将光子传送到锥形镜212上后，锥形镜212将光子反射到物品210的表面。

尽管附图2例示了具有从基底230到顶点32成角度的线性表面228的锥形镜212，但是其目的在于示例性的而不是用于限制这里所述概念的范围。某些实施例中，锥形镜212的表面228可以是非线性表面，例如凹面或者凸面。

某些实施例中，锥形镜212的表面220的曲率可基于透镜208的折射率曲线。可以理解的是，随着光子从透镜210的表面234出射，由于透镜208的折射率分布，光子可以以特定角度(例如，入射角)入射到锥形镜212上。这样，光子进一步以特定角度入射到物品210的表面。为了保证光子在物品210表面的入射角是防止相机(没有示出)检测到用于对物品210成像的反射光子和／或漫射光子/光的角度，锥形镜212的表面228曲率可选择成使得可以以特定所需入射角将光子导向物品210的表面。例如，锥形镜212的表面228的曲率可调整为线性或者非线性从而使得光子以90度入射。某些实例中，锥形镜212的表面228曲率可调整从而使得光子以从0度到180度(包含0度和180度)范围的角度入射到表面。

某些实施例中，锥形镜212的表228的曲率可进一步基于物品210的表面曲率。某些实施例中，锥形镜212的表面228可保持线性表面，如图2所示，反而，透镜208的表面234为凹面或者凸面从而影响光子在物品210表面的入射角。某些实施例中，透镜208是各种透镜的组合，例如GRIN透镜，用以调整光子通量和光学透镜来调整光子在物品210表面的入射角。例如，透镜可被布置成使得GRIN透镜在一端接收来自光子发射器的光子并且在另一端将光子发送给光学透镜。该实例中，光学透镜进一步将光子传送给反射表面，例如锥形镜212。某些实施例中，锥形镜212的表面228曲率和／或透镜208的表面234的曲率是线性的和／或非线性的。通过调整锥形镜212的表面228和／或透镜208的表面234的曲率，可管理来自物品210表面的光子反射和／或漫射光子／光，从而使得物品210具有更好的可视性和特征检测。

尽管附图2表示锥形镜212，但是其目的在于示例性的并不是用于限定这里所述概念的范围。某些实施例中，不是用锥形镜，而是使用抛物镜或者可以使用附图1中所述的反射镜。进一步的，如图2所示，组装件200提供了一种能够均匀照射物品的机构，并且进一步管理来自物品表面的反射光子和漫射光子／光，这允许得到物品的更好图像以用于特征探测和检查。

现在参考附图4，根据实施例示出了一种配置用于通过在一段时间间隔向物品投射光子来产生均匀照射物品的图像的装置。装置400包括但不限于用于支承投影仪404的平台402，用于支承物品408的圆柱平台406，反射表面410，相机412，以及计算机414。某些实施例中，装置400基本上与附图1的装置100类似，除了装置400包括投影仪404之外。例如，平台402，圆柱平台406，物品408，反射表面410，相机412以及计算机414基本上分别与附图1中的平台110，圆柱平台130，物品150，反射表面160，相机170和计算机180类似。

某些实施例中，装置400配置用于通过在一段时间间隔向物品表面投射基于光子的形式(photonbasedform)来产生均匀照射物品的图像415。例如，投影仪404可投射光子成形形式(photon shaped form)，例如光子成形环或者光子成形点。在一些实例中，当反射表面410向物品408表面上反射光子形式时，相机412记录一段时间间隔内的一幅或者多幅物品图像。然后，计算机414基于这些记录的图像生成一个均匀照射物品的合成图像。

某些实施例中，投影仪404与相机412和反射表面410并列放置，并且进一步被平台402支承。如上所述的，这样的布置可以允许对所反射的光子和／或漫射光子／光的管理。某些实施例中，投影仪404包括发射光子的光子发射器(没有示出)。某些实例中，投影仪404的光子发射器基本上与附图1的光子发射器120类似。某些实例中，投影仪404的光子发射器为金属卤素灯等，一个或者多个发光二极管(“LEDs”)和／或激光器。

某些实施例中，投影仪404配置用于发射特定光子成形形式的光子，例如，光子成形环，光子成形点，光子成形带，光子成形星，光子成形正方形，光子成形圆，光子成形矩形和／或某一用户和／或系统选定的光子成形形式。某些实例中，投影仪404可以是数字光处理器(“DLP”)投影仪，包括数字微镜设备(“DMD”)，其可将投影仪发出的光子的形状操纵为特定光子形式(例如，环，点)，如下详述的。某些实例中，投影仪404可以为模拟投影仪，其可以被手动操纵以投射如这里所述的光子形式。

为了产生均匀照射物品的图像，投影仪404在物品408的表面上投射光子形式。例如，投影仪404向物品408表面上的初始位置投射光子形式，并且一段时间间隔后，投影仪404在物品408的表面上移动光子形式至最终位置。随着光子形式跨物品408的表面移动，相机412对物品成像并且将图像传送给计算机414。然后，计算机414基于相机412记录的图像产生均匀照射物品的合成图像。某些实施例中，预定时间间隔范围可以是从一微秒到数分钟。例如，时间间隔可以是1秒，2秒，3秒，10秒，30秒，1分钟，2分钟，5分钟，10分钟，和／或15分钟。某些实例中，用于投射光子形式的时间间隔可以为任意时间段和／或用户和／或系统定义的时间间隔。

示例性示例中，为了产生均匀照射物品的合成图像，投影仪404可被用于在物品408的表面上投射光环。最初，投影仪404穿过中心孔416将光子成形环投射到反射表面410上，该反射表面410在图4中示为锥形镜。应当注意到，反射表面410可被可互换地称为锥形镜或反射表面。该示例中，投影仪404在锥形镜410的顶部418附近投射光子成形环。然后锥形镜410在物品408的内径422附近反射光子成形环，如图5的502中所示，这例示了投射在物品408的表面上的光子成形环的鹰眼透视图。采用类似的形式，投影仪404随后将光子成形环从顶端418到基底420地移动到锥形镜410的不同位置上，以沿着物品408的半径423径向移动光子成形环，如图5的504-508所不。

该实例中，为了对均匀照射物品成像，随着光环从内径422到外径426径向外移，预定时间间隔的子时间间隔增加。更具体地，如果用于在物品408表面上投射光环的时间间隔是1秒，那么随着光子成形环从初始位置(例如，内径422)移动到最终位置(例如，外径426)，1秒的子时间间隔增加。也就是说，参考附图5，如502中所例示的投射到物品408上的光子成形环会被投射达1微秒(μs)的子时间间隔，而投射在504，506，和508上的光子成形环分别投射达2μs，4μs，8μs。期望的是随着光子成形环沿着半径423径向向外朝外径426移动，光子成形环被投射达更长时间间隔，从而增加暴露在物品408的表面上的光子通量数量，以便达成光子成形环所投射的每一位置上相同的辐照度。例如，如图5中所示，光子成形环在502-508中辐照度相同。

进一步期望的是1秒的时间间隔和1μs，2μs，4μs，8μs的子时间间隔的讨论是示例性的，并不是用于限制这里所述概念的范围。例如，时间间隔和子时间间隔范围从μs到分钟，或者任何其它用户和／或系统确定的时间和子时间间隔。例如，时间间隔可以是1秒，2秒，3秒，10秒，30秒，1分钟，2分钟，5分钟，10分钟，和／或15分钟。某些实例中，子时间间隔可以是1到10纳秒或者20-50纳秒，1-30μs，1-30秒和／或1-10分钟。进一步期望的是附图5中说明的在四个不同的位置投射光子环是示例性的，目的不在于限定这里所述概念的范围。例如，光子环可以投射在物品的多个位置上。例如，光子环可以投射到物品表面上少则两个不同位置到多达数千个不同位置。

还期望的是，投影仪402将光子成形环从顶部418移动到基底420以从内径422向外径426投射光子成形环是示例性的，而不是用于限制这里所述概念的范围。例如，投影仪402可从基底420向顶部418移动光子成形环。这样，投影仪404首先在外径426上投射光环，然后在物品上向内径412投射光环。这一场景下，投影仪402随着光子成形环在物品408上从外径426到内径422移动而减少使位置暴露于光子成形环的时间间隔。

在另一个示例性实施例中，为了生成均匀照射物品的合成图像，投影仪404用于在预定时间间隔内在物品408的表面上投射光子成形斑和／或点。与如上所讨论的投射光子成形环类似，投影仪404首先在锥形镜410的上部418处或附近投射光子成形点。然后，投影仪404通过沿着中心轴428处理光子成形来在锥形镜410的不同位置处接着投射光点。采用这种方式，当锥形镜410在预定时间间隔将光子成形点反射到物品408的表面上时，将光子从物品408的中心向物品408的外径426投射为螺旋线，如图6所示。附图6表示在预定时间段内投射在物品408的表面投射为螺旋线的光子成形点的鹰眼透视图。

该实例中，为了获得均匀照射物品的成像，投影仪404以一定速度(例如，速率)投射光点，该速度随着光子成形点在从内径422到外径426的向外螺旋线上移动而减小。例如，速度可按照K／r径向速度分布逐渐变化，其中r为半径(例如半径423)，而K为投射光子成形点的速度的恒定比率。作为示例，光子成形点沿着半径423在1秒的时间间隔内径向外移，并且光子成形的移动按K／r减速。一实例中，速度可按照a-K*r+r0逐渐变化，其中r0为初始半径(例如，内径422)并且-K为速度变化的线性比率。应当理解的是，-K表示光子成形点发射到物品408的表面上的速度随着光子成形点进一步从内径422向外移动到外径426而降低。应当理解的是，通过降低光子成形点的速度，暴露在物品表面上的光子通量的量随着光子向外沿着半径423径向移动而增加。采用这种方式，在物品408的每一个表面位置(光子成形点被投射在该表面位置上)入射相同的光子辐照度，因为光子通量的增加补偿了随着光点沿着半径423移动到外径426而带来的物品408的半径长度的增加。例如，附图6的螺旋线602从内径422到外径426具有基本上均匀的辐照度。

应当理解的是，对将光子成形点从顶部418移动到基底420从而将光子成形点从内径422投射到外径426的投影仪402的讨论是示例性的，并且并不是用于限定这里所述概念的范围。例如，投影仪402可以将光子成形点从基底420移动到顶端418。因此，投影仪404首先将光子成形点投射到外径426，然后将光子成形点穿过物品投射到内径422。这一场景下，投影仪402增加光子成形点跨物品408从外径426移动到内径422的速度。

尽管上面讨论的实例描述了投射仪以环或者点的形状投射光子成形形式，但是所讨论的也是示例性的，并不是用于限定这里所述概念的范围。正如上所注意到的，投影仪422配置用于投射其他光子成形形式，例如星状，正方形，三角形，长方形或者某些其他用户和／或系统定义的光子成形形式。进一步的，应当理解，附图4的锥形镜410的说明也是说明性的，而不是用于限定这里所述概念的范围。某些实施例中，装置400包括如图1所说明的反射表面，例如抛物镜，而不是锥形镜。

现在参考相机412，某些实施例中，相机412随着光子成形形式交替地从初始位置(例如，内径422)到最终位置(例如外径426)投射到物品408的表面来在一个或多个预定时间段上记录物品408的图像。相机412此后会将记录的图像传送给计算机414。

某些实施例中，计算机414基于所记录的图像产生均匀照射物品的合成图像。某些实例中，计算机414可被编程为基于预定时间间隔对记录的图像进行时间积分。某些实施中，计算机414可被编程为基于物品被成像时光子成形形式投射到物品的表面的速度(例如，速率)对记录的图像进行积分。某些实施例中，计算机414进一步配置为通过映射物品408的特征来执行特征检测和分析。例如，计算机414可被编程为使用像素插值进行物品408的特征和缺陷的进一步映射。某些实施例中，计算机414可配置用于使得投影仪404投射某些形状的光子成形形式，控制对物品成像的时间，控制向物品408的不同表面位置投射光子成形形式的子时间间隔，和／或导致随着将光子成形形式从一个表面位置移动到物品408的另一个表面位置，投影仪以不同的速率投射光子成形形式。

这样，这里提供了一种装置，包括：配置用于发射光子的光子发射器；透镜；反射表面；以及配置用于支承物品的平台。某些实施例中，平台置于透镜和反射表面之间。透镜配置用于接收来自光子发射器的光子，并且某些实施例中进一步配置为用于向反射表面投射光子。某些实施例中，反射表面配置为用于接收来自透镜的光子并且将光子以基本上均匀的光子辐照度反射到物品表面。

某些实施例中，装置进一步包括配置为用于对物品的表面成像的相机。某些实施例中，从包括互补金属氧化物半导体(“CMOS”)相机，科学互补金属氧化物半导体(“sCMOS”)相机以及电荷耦合器件(“CCD”)相机的组中选择相机。

[0063]某些实施例中，透镜配置为用于随着光子穿过跨物品表面从初始位置投射到物品表面的最终位置投射光子而整体单调地增加光子通量来重新分配光子通量。某些实施例中，物品是包括内径和外径的盘。在一些实施例中，与投射在反射表面上对应于物品的内径的表面位置上的光子通量相比，透镜将更大的光子通量投射到向反射表面上对应于物品的外径的表面位置。某些实施例中，透镜从包括梯度折射率透镜，物镜，或者梯度透镜和物镜的组合的组中选择。某些实施例中，反射表面为锥形镜或者抛物镜。某些实施例中，物品进一步包括中心，该中心被配置成允许穿过其中投射光子通量密度。

这里同样提供一种装置，包括配置为用于向物品的表面反射光子的反射表面；配置为用于支承物品的平台；以及配置为用于通过物品向反射表面发射光子的组件。某些实施例中，组件进一步配置为用于采用光子的辐照对物品成像。

某些实施例中，组件配置为用于通过相对于物品的长度单调增加光子通量来投射光子通量。某些实施例中，组件包括透镜和光子发射器。某些实施例中，配置组件以一种形式向反射表面上提供光子。

某些实施例中，提供光子形式包括向物品的表面上的最初位置提供光子形式，然后在一段时间间隔内，将光子形式跨物品表面移动到物品的表面上的最终位置。某些实施例中，在一时间间隔内将光子形式从物品的表面上的初始位置移动到物品的表面上的最终位置的速度降低。某些实施例中，组件包括配置用于提供光子的投影仪，配置用于在一时间间隔内记录物品的多幅图像的相机，以及配置用于从基本上均匀照射下的多幅图像生成物品的合成图像。

这里进一步提供一种装置，包括配置用于以光子形式在一段时间间隔内向反射表面上投射光子的投影仪。某些实施例中，反射表面配置用于在置于反射表面和投影仪之间的物品的表面上反射光子形式。某些实施例中，装置进一步包括计算机，配置用于基于随着反射表面将光子形式反射在物品的表面在一段时间价格内所记录的物品图像来产生基本上均匀照射物品的合成图像。

某些实施例中，光子形式为环或者点。某些实施例中，时间间隔大约为1到2秒。某些实施例中，反射表面为锥形镜或抛物镜。

某些实施例中，投影仪配置用于在一段时间间隔内向物品的初始表面投射光子，并且跨物品的表面移动光子形式到达物品的表面上的最终位置。某些实施例中，投影仪进一步配置用于随着光子形式从初始位置移动到最终位置增加投射光子形式的子时间间隔。某些实施例中，投影仪配置用于在一速度下将光子形式从物品的表面上的初始位置跨物品的表面移动至物品的表面上的最终位置，该速度随着光子形式从初始位置移动到最终位置而降低。

尽管实施例的说明和／或表示采用特定实例的方式，并且尽管这些实施例和／或实例的说明尽可能详细，申请人的目的不在于以任何方式将实施例的范围限定的如此详细。实施例的额外适用和／或修改对本领域技术人员来说在实施例外延范围内很明显，并且在其更宽范围，这些实施例包括这些适用和／或修改。相应地，从前述实施例和／或实例在不偏离实施例保护范围的情况下可以有一定偏离，因为保护范围仅受到适当构建的如下权利要求的限定。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

光子发射器，配置用于发射光子；

透镜；

反射表面；以及

平台，配置用于支承物品，其中

所述平台被定位在所述透镜和所述反射表面之间，

所述透镜配置用于接收来自所述光子发射器的光子并且进一步配置用于向所述反射表面投射光子，以及

所述反射表面配置用于接收来自所述透镜的所述光子并且以基本上均匀的光子辐照度将光子反射到所述物品的表面上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：

相机，配置用于对所述物品的表面成像，

其中所述相机从包括以下各项的组中选择：互补金属氧化物半导体(“CMOS”)相机、科学互补金属氧化物半导体(“sCMOS”)相机、和电荷耦合器件(“CCD”)相机。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜配置用于通过随着跨所述物品的所述表面从初始位置至所述物品的所述表面的最终位置投射光子而单调增加光子通量来重新分配光子通量。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述物品为包括内径和外径的盘，以及

与投射到所述反射表面上对应于所述物品的内径的表面位置上的光子通量相比，所述透镜将更大的光子通量投射到所述反射表面上对应于所述物品的所述外径的表面位置上。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜从包括以下各项的组中选择：梯度折射率透镜、物镜、以及梯度透镜和物镜的结合。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反射表面为锥形镜或抛物镜。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物品进一步包括中心，所述中心配置用于允许光子通量密度被投射通过。

8.一种装置，包括：

反射表面，配置用于将光子反射到物品的表面上；

平台，配置用于支承所述物品；以及

组件，配置用于通过物品将光子辐射到所述反射表面上，其中所述组件进一步配置用于采用所述光子的辐照对所述物品成像。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述组件配置为通过相对于所述物品的长度单调增加光子通量来投射光子通量。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述组件包括透镜和光子发射器。

11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述组件配置用于将一种形式的光子提供到反射表面上。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，提供光子形式包括将光子形式提供到所述物品的所述表面上的初始位置，并且在一时间间隔内跨所述物品的所述表面将光子形式移动至所述物品的所述表面上的最终位置。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，将光子形式从所述物品的表面上的初始位置移动到所述物品的所述表面上的最终位置的速度在一时间间隔内降低。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述组件包括：

投影仪，配置用于提供光子；

相机，配置用于记录一时间间隔上的多幅物品图像；以及

计算机，配置用于从采用基本上均匀的辐照度下的所述多幅图像生成所述物品的合成图像。

15.一种装置，包括：

投影仪，配置用于在一时间间隔内向反射表面将一光子形式的光子投射到反射表面，其中所述反射表面配置用于将所述光子形式反射到位于所述反射表面和所述投影仪之间的物品的表面上；以及

计算机，配置用于基于随着所述反射表面将所述光子反射到所述物品的表面上而在一时间间隔内所记录的所述物品的图像来生成基本上均匀照射的物品的合成图像。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，

所述光子形式为环或者点；以及

其中所述时间间隔大约为1至2秒。

17.如权利要求15的装置，其特征在于，所述投影仪配置用于将所述光子形式投射到所述物品的所述表面上的初始位置，并且在一时间间隔内跨所述物品的所述表面将光子形式移动至所述物品的所述表面上的最终位置。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述投影仪进一步配置为随着光子形式从所述初始位置移动到所述最终位置增大投射光子形式的子时间间隔。

19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述投影仪配置用于在定速度下将光子形式从所述物品的所述表面上的初始位置跨所述表面移动至所述物品的所述表面上的最终位置，所述速度随着所述光子形式从所述初始位置移动到所述最终位置而减小。

20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述反射表面为锥形镜或抛物镜。

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