CN106970027B - 光学测量系统以及光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种光学测量系统以及光学成像系统。光学测量系统包含透镜模块、光源模块以及感光元件。透镜模块包含第一透镜组件以及第二透镜组件。第一透镜组件设置于第二透镜组件与物侧之间，且第一透镜组件与第二透镜组件共同具有光轴。光源模块设置于第一透镜组件与第二透镜组件之间，其中光源模块具有开口，光轴穿过开口，光源模块用以经第一透镜组件朝向物侧发出光线。感光元件位于透镜模块相对物侧的一侧，其中感光元件用以接收来自物侧经透镜模块与光源模块的开口的物体光线。在此光学测量系统中，光源模块可以在不影响物体光线的情况下尽量靠近的光轴，以提供接近光轴的光线。

Description

光学测量系统以及光学成像系统

技术领域

本发明是关于一种光学测量系统以及光学成像系统。

背景技术

近年来由于元件尺寸缩小，发展出许多自动化高精度检测设备，用来检测各种微小零件甚至是各种样品。这些检测设备通过检测待测样品反射的光线，来取得待测样品的信息。其中，如何将光源与感光元件皆设置于检测设备的光路上是重要的课题。

在一部分检测设备中，往往设置有分光镜，借以耦合光源的光线传送路径与感光元件的接收光线的传送路径，以使反射光线能够有效地被感光元件撷取。然而，分光镜的设置往往会降低光线强度，致使光源的能量耗损严重。此外，由于光线传送路径的耦合过程中光源往往直接设置于光轴上，光源内的发光二极管晶粒可能产生影像，而可能在侦测过程中观察到鬼影。

在另一部分检测设备中，将光源设置于检测设备的最前端，以就近地照射待测样品，并设置光源离轴以免遮挡待测样品反射光线。然而，此设计可能会导致光源的光线过斜而使反射光线落在感光元件的接收范围之外，造成无法感测的情况。

发明内容

本发明的部分实施方式提供一种光学测量系统，其设计光源模块具有开口，并将此光源模块设置于光学测量系统的孔径光栏的位置，使光源模块可以在不影响待测样品反射光线的情况下尽量靠近光学测量系统的光轴。如此一来，光源模块可以提供接近正向入射的光线，而使反射光线能落在感光元件的接收范围的内，且不会因为分光镜的使用而使能量耗损严重，也可避免因为光源直接设置于光轴上而产生鬼影的问题。此外，在部分情况下，待测样品表面不甚平整时，相较于完全正向入射的光线，此接近正向入射的光线其反射光线较容易落在感光元件的接收范围的内，有利于光学测量系统的侦测。

本发明的部分实施方式提供一种光学成像系统，其设计光源模块具有开口，光源模块可以提供接近正向入射的光线，光源模块可透过透镜成像于待测物上。在部分情况下，待测样品表面过于不平整时，相较于完全正向入射的光线，此接近正向入射的光线所形成的辨识图案，有利于识别。

本发明的部分实施方式中，光学测量系统包含透镜模块、光源模块以及感光元件。透镜模块包含第一透镜组件以及第二透镜组件。第一透镜组件设置于第二透镜组件与物侧之间，且第一透镜组件与第二透镜组件共同具有光轴。光源模块设置于第一透镜组件与第二透镜组件之间，其中光源模块具有开口，光轴穿过开口，光源模块用以经第一透镜组件朝向物侧发出光线。感光元件位于透镜模块相对物侧的一侧，其中感光元件用以接收来自物侧经透镜模块与光源模块的开口的物体光线。

本发明的部分实施方式中，光学成像系统包含透镜模块以及光源模块。透镜模块设置于一待测物与一感光侧之间且具有光轴。光源模块设置于该透镜模块与该感光侧之间，光源模块具有开口，透镜模块的光轴穿过开口，光源模块用以将图像经透镜模块成像于待测物上，以使待测物将图像反射至感光侧。

附图说明

图1A为根据本发明的一实施方式的光学测量系统的示意图；

图1B为图1A的光学测量系统的光源模块的正视图；

图1C为图1B的光学测量系统的光源模块的剖面图；

图1D为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统的光源模块的剖面图；

图2A为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统的光源模块的正视图；

图2B为图2A的光学测量系统的光源模块的操作示意图；

图2C为根据本发明的再一实施方式的光学测量系统的光源模块的正视图；

图3A为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统的示意图；

图3B为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统的示意图；

图3C为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统的光源模块的示意图；

图4A为根据本发明的再一实施方式的光学测量系统的示意图；

图4B为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统的示意图；

图4C为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统的示意图；

图5A为根据本发明的一实施方式的光学成像系统的示意图；

图5B为根据本发明的另一实施方式的光学成像系统的示意图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式为。

图1A为根据本发明的一实施方式的光学测量系统100的示意图。光学测量系统100包含透镜模块110、光源模块120以及感光元件130。透镜模块110包含第一透镜组件112以及第二透镜组件114。第一透镜组件112设置于第二透镜组件114与物侧200之间，且第一透镜组件112与第二透镜组件114共同具有光轴O1。光源模块120设置于第一透镜组件112与第二透镜组件114之间，其中光源模块120具有开口122，光轴O1穿过开口122，光源模块120用以经第一透镜组件112朝向物侧200发出光线SL。感光元件130位于透镜模块110相对物侧200的一侧，其中感光元件130用以接收来自物侧200经透镜模块110与光源模块120的开口122的物体光线OL。

光学测量系统100中设有孔径光栏(Aperture Stop)于光学测量系统100中光束直径最小的位置，以限制经过透镜模块110的直径大小。于本实施方式中，第一透镜组件112与第二透镜组件114共焦，而形成共焦系统。孔径光栏(Aperture Stop)即设置于第一透镜组件112与第二透镜组件114的共焦位置。于本发明的一或多个实施方式中，光源模块120置于光学测量系统100的孔径光栏(Aperture Stop)位置。更精确而言，光源模块120的开口122的最窄部分是为孔径光栏。换句话说，光源模块120的开孔可作为光学测量系统100的光圈。在此，仅以双远心镜系统为例，但不应以此限制本发明的范围，光源模块120可以于其他系统中的孔径光栏的位置，同时达到照明与限制光路大小的功效。

在侦测物侧200的待测物时，光源模块120提供光线SL给物侧200，光线SL经过第一透镜组件112而传到物侧200的待测样品上，经待测样品反射后，物体光线OL经过第一透镜组件112、光源模块120的开口122以及第二透镜组件114而传送至感光元件130，其中待测样品的表面信息可以透过透镜模块110而成像于感光元件130上，借以使感光元件130取得待测样品的信息。

详细而言，于本发明的多个实施方式中，待测样品(位于物侧200)、透镜模块110、感光元件130的位置以及透镜模块110的内部元件设置可符合成像公式。在此，以薄透镜为例，将透镜模块110视为焦距为f的薄透镜，则为了达到成像的目的，待测样品以及感光元件130的配置满足薄透镜成像公式：u^-1+v^-1＝f^-1。其中u为待测样品至此薄透镜的距离，v为感光元件130至此薄透镜的距离。实际应用上，由于透镜具有一定的厚度，且需考虑透镜组的厚度，因此不应以该薄透镜成像公式为限。

本发明的多个实施方式中，一方面，通过设置具有开口122的光源模块120，使光源模块120的光线SL传送路径可以与感光元件130的接收物体光线OL的传送路径位在同一光路上，即光束的中心大致重合，光学测量系统100不会因为分光镜的使用而使能量耗损严重，也可避免因为光源直接设置于光轴O1上而产生鬼影的问题。另一方面，通过将光源模块120设置于光学测量系统100的孔径光栏的位置，光源模块120可以在不影响或阻挡物体光线OL的情况下尽量靠近光学测量系统100的光轴O1，而使光源模块120可以提供接近正向入射物侧200的光线(例如：光线SL经过第一透镜组件112后的前进方向与光轴O1的夹角在±0.1度至±10度的范围内、±0.1度至±5度角的范围内、±0.1度至±3度的范围内等等)。于部分实施方式中，经过第一透镜组件112后的光线可约略地排除完全正向入射的光线(光线前进方向与光轴O1的夹角在0度的光线)。于此，F/8的光学量测系统(镜头)可小于±3度角。

本发明的多个实施方式中，光源模块120是为环形，可以称为环形光源模块120，但不应以此限制本发明的范围，光源模块120可以是方形、椭圆形、三角形等但仍具有开口122于其中的其他形状，或者，光源模块120可以由多个不连续或不互相连接的光源组件组成。

图1B为图1A的光学测量系统100的光源模块120的正视图。图1C为图1B的光学测量系统100的光源模块120的剖面图。同时参照图1B与图1C。于本发明的一或多个实施方式中，光源模块120包含多个光源124以及载体126。光源124朝向物侧200(参照图1A)发出光线，载体126用以承载光源124，其中载体126具有开口126a供该光轴O1(参照图1A)穿过，以形成光源模块120的开口122。

于本实施方式中，光源模块120的载体126具有凹槽126b，设置于载体126的开口126a的至少一侧，凹槽126b的开口126a朝向物侧200(参照图1A)，光源124至少部分设置于凹槽126b中，以向物侧200(参照图1A)发出光线。于此，光源124可设置于载体126的底面126c与壁面126d。于其他实施方式中，因制程难度考量，光源124可仅设置于载体126的底面126c而不设置于壁面126d上。于本实施方式中，凹槽126b环绕载体126的开口126a，而使光源124亦环绕开口126a。实际应用上并不限于此，可以视光学测量系统100的空间需求配置光源124以及载体126。

于部分实施方式中，光源模块120可包含反射层127，反射层127设置于载体126与光源124之间。于此，反射层127可以设置于凹槽126b内，以构成反射杯，用以增强输出光线。于部分实施方式中，凹槽126b具有倾斜的侧壁，这些倾斜的侧壁一方面有利于设置于其上的反射层127反射光线，另一方面，可以使开口126a有最窄部分，例如于图1A中此最窄部分靠近物侧200，以确定光学测量系统100的孔径光栏的位置。

此外，光源模块120还可包含光学膜128，例如扩散膜、菲涅尔透镜薄膜等，设置于光源124与物侧200之间，用以使光源124的输出光线分布均匀。

于此，光源124可以是卤素灯、发光二极管、有机发光二极管等发光元件。载体126的材料可以是玻璃、塑胶、金属等，具有适当的刚性以支撑光源124以及其线路。于部分实施方式中，载体126还可以阻挡来自物侧200(参照图1A)的光线，载体126在光学测量系统适用的频谱范围内具有较低的穿透率。反射层127的材料可以是在光学测量系统适用的频谱范围内反射率大于80％的材料，例如银、铝、铜、硫酸钡或二氧化钛等高反射率的材料。光学膜128的材料可以是丙乙烯酸聚酯。感光元件130可以是电荷耦合元件(Charge-coupledDevice；CCD)或其他具有感光特性的元件。

于本发明的部分实施方式中，光源124可以是可见光光源或不可见光光源。随着光线频谱的不同，可对应地调整反射层127、光学膜128、第一透镜组件112以及第二透镜组件114的材料。举例而言，在可见光到红外光区的频谱范围内，银具备高反射率，但在波长小于340纳米的频谱范围内，银的反射率较低；铝在紫外光区到红外光区的频谱范围内具有高反射率。当光源124为可见光光源时，可以采用含银量较高的材料作为反射层127，以反射可见光。相对地，当光源124为紫外光光源时，可以采用含铝量较高的材料作为反射层127，以反射紫外光。

此外，第一透镜组件112以及第二透镜组件114的材料应避免大幅吸收光源124的光线，且其材料性质不易被光源124的光线破坏(紫外光劣化、胶合处受红外光热辐射分离)。

图1D为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统100的光源模块120的剖面图。本实施方式与图1C的实施方式相似，差别在于：本实施方式的光源模块120的载体126不具有凹槽126b，光源124直接设置于平面的载体126朝向物侧200的一侧。

同样地，光源模块120可包含反射层127，反射层127设置于载体126与光源124之间，以增强输出光线。

本实施方式的其他细节大致上如图1C的实施方式所述，在此不再赘述。实际应用上，可以依照光学测量系统100的空间而适当配置光源模块120的结构，不应以图中所绘而限制本发明的范围。

图2A为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统的光源模块120的正视图。于本发明的一或多个实施方式中，光源124环状排列于载体126上，而露出载体126的开口126a。于部分实施方式中，光源124可以透过单一的控制系统，而一同开关。于部分实施方式中，光源124可以多个控制系统分别控制不同部分的光源124的开关，这些不同部分的光源124可具有不同的发光角度。于此，介绍以多个控制系统控制光源模块120的光源124的方式。

详细而言，于本实施方式中，可以设计第一部分P1的光源124a环状排列且邻近载体126的开口126a，第二部分P2的光源124b环状排列且远离载体126的开口126a。第一部分P1的光源124a与第二部分P2的光源124b分别具有不同的发光角度。举例而言，针对物侧200(参照图1A)，第一部分P1的光源124a的光线相较于第二部分P2的光源124b的光线较接近正向入射。

图2B为图2A的光学测量系统的光源模块120的操作示意图。在此，为了方便说明起见，仅绘示感光元件130与位于物侧的待测物，省略了光学测量系统中的光源模块以及相关透镜模块。同时参照图2A与图2B。在侦测待测物时，可以先以第一部分P1的光源124a对待测物提供光线SL1，之后再以第二部分P2的光源124b对待测物提供光线SL2，待测物可先后接收到不同照射角度的光线SL1、SL2。

于部分实施方式中，可以同时以第一部分P1的光源124a与第二部分P2的光源124b对待测物提供光线SL1、SL2。如此一来，较平坦的表面区域RA可以反射光线SL1与光线SL2至感光元件130，而较不平坦的表面区域RB仅能反射光线SL2至感光元件130。此时，可以配置光源124a与光源124b所产生的光线波长不同，以增加辨别效果。例如光源124a为蓝光光源，光源124b为红光光源，表面区域RA呈现紫色(蓝光与红光混合)，表面区域RB呈现红色。透过不同照射角度的光源124a与光源124b，可以分层地检测待测物的表面，以详细地获得待测物表面轮廓的信息。

于此，图中将光线SL1绘示为完全竖直的以方便说明光线SL1相较于光线SL2更接近平行于光轴，但实际配置上，光线SL1不是完全竖直的。图2B仅用于说明此设计，不应以图所绘示的光线角度、待测物表面等而限制本发明的范围。

图2C为根据本发明的再一实施方式的光学测量系统的光源模块120的正视图。本实施方式与图2A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，光源124包含第一部分P1、第二部分P2、第三部分P3以及第四部分P4。在侦测待测物时，可以控制第一部分P1与第四部分P4同时照光，或第二部分P2与第三部分P3同时照光，而使光源124的光照图形并非完全对称。

同样地，这些部分的光源124可具有不同的发光角度以及颜色，以达到分层检测的功效。

于此，不应以图2A与图2C中所绘而限制本发明的范围，实际应用上仍许多种光源124排列的设计。举例而言，光源124可以不环状排列但仍包含多个部分以达到分层检测的功效。

图3A为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统100的示意图。本实施方式与图1A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，光源模块120包含至少一光源124以及镜体129。光源124用以发出光线。镜体129用以反射来自光源124的光线以使光线朝向该物侧前进，其中镜体129具有开口129a供光轴O1穿过，以形成光源模块120的开口。

于本实施方式中，镜体129为平面镜，其包含具有高反射率的反射层体，其材料可以是银、铝、铜、硫酸钡或二氧化钛等高反射率的材料，以供反射光线。反射层体可具有平坦的表面。更进一步而言，镜体129的表面的中心线平均粗糙度(arithmetical meandeviation；Ra)可以设置在特定的粗糙度以下，具有此特定的粗糙度的镜体129可以视为完全镜面(perfect mirror)或具有匀化功能的平面镜。于部分实施方式中，可以依序光学测量系统100的需求而设置此特定的粗糙度，举例而言，此特定的粗糙度可以是大约1.6微米以下。当然，不应以此粗糙度数值限制本发明的范围，于其他的实施方式中，此特定的粗糙度可以是大约1微米至大约1.6微米范围内的任意数值。

于本实施方式中，光源124的光线前进方向与平面镜(镜体129)的法线方向夹角大致上等于平面镜(镜体129)的法线方向与光轴O1的夹角。举例而言，该夹角大约为45度，但不应以此限制本发明的范围，实际应用上可以视光学测量系统100的空间配置来决定此夹角。

在侦测物侧200的待测物时，光源124经镜体129反射提供光线SL给物侧200，光线SL经过第一透镜组件112而传到物侧200的待测样品上，经待测样品反射后，物体光线OL经过第一透镜组件112、光源模块120的镜体129的开口129a以及第二透镜组件114而传送至感光元件130，借以使感光元件130取得待测样品的信息。本实施方式的其他细节大致上如图1A的实施方式所述，在此不再赘述。

图3B为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统100的示意图。本实施方式与图3A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，镜体129由二个平面镜组成，光源124的数量为二，这些些平面镜分别设置于该光轴O1的相对两侧且共同具有开口129a。

相同地，于本实施方式中，每一光源124的光线前进方向与每一平面镜(镜体129)的法线方向夹角大致上等于每一平面镜(镜体129)的法线方向与光轴O1的夹角。本实施方式的其他细节大致上如前述实施方式所述，在此不再赘述。

应了解到，除了图3A与图3B的配置方式外，还可以以其他方式设计镜体129与光源124。图3C为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统的光源模块120的示意图。光源模块120的结构配置中，镜体129在朝向物侧的一侧可具有粗糙的反射表面129b。换句话说，镜体129可以不是前述的平面镜。当来自光源124的光线输送表面129b上时，表面129b使光线漫反射至物侧，以产生较为均匀的光强度分布，相较于前述的平面镜，本实施方式的镜体129具有较强的匀化功能。具体而言，于本实施方式中，镜体129的表面129b的中心线平均粗糙度Ra可大于前述的特定的粗糙度，例如1.6微米。

以上介绍镜体129的多种配置方式，应了解到，虽然在此并未绘示镜体129的上视图，但熟知该领域的技术人员应可了解到镜体129可以是圆形、方形、椭圆形、三角形等但具有开口于其中的形状。镜体129可以是一完整连续的结构，或者，镜体129可以由多个不连续或不互相连接的反射组件组成的结构，不应以附图中所绘的镜体129结构而限制本发明的范围。

图4A为根据本发明的再一实施方式的光学测量系统100的示意图。本实施方式与图1A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，第一透镜组件112与第二透镜组件114共同形成双高斯镜组(Double Gauss Lens)。于此，光源模块120位于双高斯镜组的孔径光栏位置，更精确而言，光源模块120的开口122的最窄部分是为孔径光栏。双高斯镜组是以孔径光栏为对称而形成的镜组，其中以负透镜环绕孔径光栏，再以正透镜与弯月形透镜作为外围，其中正透镜与弯月形透镜间隔适当的距离。

换句话说，本实施方式中，第一透镜组件112与第二透镜组件114大致相同，分别包含负透镜、正透镜与弯月形透镜，且以光源模块120的开口122的最窄部分为中央对称设置。

本实施方式的其他细节大致上如图1A的实施方式所述，在此不再赘述。

图4B为根据本发明的另一实施方式的光学测量系统100的示意图。本实施方式与图1A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，第一透镜组件112与第二透镜组件114共同形成库克三片式镜组(Cooke Triplet)。光源模块120为库克三片式镜组的孔径光栏。

详细而言，第一透镜组件112包含凸透镜与凹透镜，第二透镜组件114包含凸透镜。第一透镜组件112的凸透镜与第二透镜组件114的凸透镜分别设置于第一透镜组件112的凹透镜前后一定距离，形成大体对称式的设计。光源模块120位于孔径光栏位置，而位于第一透镜组件112的凹透镜与第二透镜组件114的凸透镜之间。

本实施方式的其他细节大致上如图1A的实施方式所述，在此不再赘述。

图4C为根据本发明的又一实施方式的光学测量系统100的示意图。本实施方式与图1A的实施方式相似，差别在于：本实施方式中，第一透镜组件112与第二透镜组件114共同形成天塞镜组(Tessar)。光源模块120位于天塞镜组的孔径光栏位置。

详细而言，第一透镜组件112包含凸透镜与凹透镜，第二透镜组件114包含复合透镜组。第一透镜组件112的凸透镜与第二透镜组件114的复合透镜组分别设置于第一透镜组件112的凹透镜前后一定距离。光源模块120作为孔径光栏设置于第一透镜组件112的凹透镜与第二透镜组件114的复合透镜组之间。

本实施方式的其他细节大致上如图1A的实施方式所述，在此不再赘述。

图5A为根据本发明的一实施方式的光学成像系统300的示意图。光学成像系统300包含透镜模块310以及光源模块320。透镜模块310设置于待测物400与感光侧500之间，且具有光轴O2。光源模块320设置于透镜模块310与感光侧500之间。光源模块320具有开口322，透镜模块310的光轴O2穿过开口322，光源模块320用以将图像经透镜模块310成像于待测物400上，以使待测物400将该图像反射至感光侧500。

于本实施方式中，光源模块320包含至少一光源324、至少一镜体326以及至少一光源透镜件328。镜体326用以反射来自光源324的光线以使光线PL朝向待测物400前进，其中镜体326具有开口326a供光轴O2穿过，以形成光源模块320的开口322。于此，如同前述实施方式的镜体129(参照图3A)，镜体326为平面镜，光源324的光线前进方向的与平面镜的法线方向夹角大致上等于平面镜的法线方向与光轴O2的夹角。光源透镜件328设置于光源324与镜体326之间，用以协助光源324所发出的图样顺利成像至待测物400上。

于本发明的多个实施方式中，光源324所发出的光线本身可带有特定图样。或者，可以在均匀光源324前放置带有特定图形开口(例如狭缝、方孔)的遮光片，以使光源324发出的光线经过遮光片后带有特定图样。于本发明的多个实施方式中，透过调整光源324、光源透镜件328、透镜模块310以及待测物400的配置，使其符合成像公式，此光源324的图样可以成像到待测物400上。为了方便说明起见，在此，以薄透镜为例，将光源透镜件328与透镜模块310一起视为焦距为f的薄透镜，则为了达到成像的目的，光源324、光源透镜件328、透镜模块310以及待测物400的配置满足薄透镜成像公式：u^-1+v^-1＝f^-1。其中u为光源324至此薄透镜的距离，v为待测物400至此薄透镜的距离。实际应用上，由于透镜具有一定的厚度，且需考虑透镜组的厚度，因此不应以该薄透镜成像公式为限。

如此一来，光源模块320可以成像于待测物400上。通过设计光源模块320的镜体326具有开口326a，光源模块320可以提供接近正向入射的光线PL。于部分实施方式中，光源模块320提供的光线PL并未包含完全正向入射的光线。在部分情况下，待测物400表面过于不平整时，相较于完全正向入射的光线，此接近正向入射的光线所形成的辨识图案，有利于正向地反射辨识图案，以达到后续的识别。

于此，待测物400可将图像经开口322反射至感光侧500。详细而言，感光侧500可以设置如前述实施方式中的感光元件，感光元件设置于光轴O2上，以接收来自待测物400的图样。如同前述图1A的实施方式，可以再配置其他透镜于感光元件与透镜模块310之间，以使待测物400、感光元件、其他透镜与透镜模块310的配置符合成像公式，让待测物400反射的图样顺利成像在感光元件上。但应了解到，这些感光元件并不限于设置于光轴O2上，感光元件可以从侧面侦测待测物400上的图样，而不透过开口322。实际应用上，光学成像系统300可以不包含感光元件，而直接以肉眼侧面地观察待测物400上的图样。

虽然于图中仅绘示单一个平面镜，但实际应用上并不应以此为限。于部分实施方式中，如同前述，镜体326可由二个平面镜组成，光源324的数量为二，平面镜分别设置于光轴O2的相对两侧且共同具有开口，其中每一光源324的光线前进方向与每一平面镜的法线方向夹角大致上等于每一平面镜的法线方向与光轴O2的夹角。或者，镜体326可具有粗糙的表面(例如中心线平均粗糙度大于1.6微米)，以使光线漫反射至待测物400。

于本实施方式中，光源透镜件328可以是双胶合镜片，如图所示由凹透镜与凸透镜所组成，但不应以图中所绘而限制本发明的范围。此外，本实施方式的光源模块320可含有多种设计，相关设计可参考前述实施方式的光源模块120，其相关细节大致不再赘述。

图5B为根据本发明的另一实施方式的光学成像系统300的示意图。本实施方式与图5A的实施方式相似，差别在于：本实施方式的光源模块320包含多个光源与载体。

本实施方式中，光源模块320所发出的光线可以经过设计而带有图样信息，该图样信息经过透镜模块310转换后会在待测物400上形成图样。在此，透镜模块310的配置仅为示意的用，不应以图中所绘而限制本发明的范围。

本实施方式的光源模块320的结构可以参考前述图1B至图1D的实施方式的光源模块120的设计。同样地，光源朝向该待测物发出光线，载体用以承载光源，其中载体具有开口供光轴穿过，以形成光源模块的开口。于部分实施方式中，光源环状排列于载体上，而露出载体的开口。其前方可以设置有具有开口的光学膜，例如扩散膜、菲涅尔透镜薄膜等，以使光源的输出光线分布均匀或与透镜模块310搭配作为成像系统中的透镜。

本实施方式的其他细节大致上如图5A的实施方式所述，在此不在赘述。

本发明的部分实施方式提供一种光学测量系统，其设计光源模块具有开口，并将此光源模块设置于光学测量系统的孔径光栏的位置，使光源模块可以在不影响待测样品反射光线的情况下尽量靠近光学测量系统的光轴。如此一来，光源模块可以提供接近正向入射的光线，而使反射光线能落在感光元件的接收范围的内，且不会因为分光镜的使用而使能量耗损严重，也可避免因为光源直接设置于光轴上而产生鬼影的问题。此外，在部分情况下，待测样品表面不甚平整时，相较于完全正向入射的光线，此接近正向入射的光线其反射光线较容易落在感光元件的接收范围的内，有利于光学测量系统的侦测。

本发明的部分实施方式提供一种光学成像系统，其设计光源模块具有开口，光源模块可以提供接近正向入射的光线，光源模块可透过透镜成像于待测物上。在部分情况下，待测样品表面过于不平整时，相较于完全正向入射的光线，此接近正向入射的光线所形成的辨识图案，有利于识别。

虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (20)

1.一种光学测量系统，其特征在于，包含：

一透镜模块，包含：一第一透镜组件；以及一第二透镜组件，其中该第一透镜组件设置于该第二透镜组件与一物侧之间，且该第一透镜组件与该第二透镜组件共同具有一光轴；

一光源模块，设置于该第一透镜组件与该第二透镜组件之间，其中该光源模块具有一开口，该光轴穿过该开口，该光源模块用以经该第一透镜组件朝向该物侧发出一光线；以及

一感光元件，位于该透镜模块相对该物侧的一侧，其中该感光元件用以接收来自该物侧经该透镜模块与该光源模块的该开口的一物体光线。

2.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，该第一透镜组件与该第二透镜组件共焦，而形成一共焦系统。

3.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，该第一透镜组件与该第二透镜组件共同形成一双高斯镜组、一库克三片式镜组或一天塞镜组。

4.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，该光源模块设置于该光学测量系统的一孔径光栏的位置。

5.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，该光源模块包含：

多个光源，其中所述光源朝向该物侧发出光线；以及

一载体，用以承载所述光源，其中该载体具有一开口供该光轴穿过，以形成该光源模块的该开口。

6.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，所述光源环状排列于该载体上，而露出该载体的该开口。

7.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，一第一部分的所述光源与一第二部分的所述光源具有不同的发光角度。

8.根据权利要求7所述的光学测量系统，其特征在于，该第一部分的所述光源环状排列且相较于该第二部分的所述光源邻近该载体的该开口，该第二部分的所述光源环状排列且相较于该第一部分的所述光源远离该载体的该开口。

9.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，该光源模块的该载体具有一凹槽，设置于该载体的该开口的至少一侧，该凹槽的开口朝向该物侧，所述光源至少部分设置于该凹槽中。

10.根据权利要求9所述的光学测量系统，其特征在于，该凹槽环绕该载体的该开口。

11.根据权利要求5所述的光学测量系统，其特征在于，该光源模块包含一反射层，设置于该载体与所述光源之间。

12.根据权利要求1所述的光学测量系统，其特征在于，该光源模块包含：

至少一光源，用以发出该光线；以及

一镜体，用以反射来自该光源的该光线以使该光线朝向该物侧前进，其中该镜体具有一开口供该光轴穿过，以形成该光源模块的该开口。

13.根据权利要求12所述的光学测量系统，其特征在于，该镜体为一平面镜，该光源的光线前进方向与该平面镜的法线方向夹角等于该平面镜的法线方向与该光轴的夹角。

14.根据权利要求12所述的光学测量系统，其特征在于，该镜体由二个平面镜组成，该光源的数量为二，所述平面镜分别设置于该光轴的相对两侧且共同具有该镜体的该开口，其中每一所述光源的光线前进方向与每一所述平面镜的法线方向夹角等于每一所述平面镜的法线方向与该光轴的夹角。

15.一种光学成像系统，其特征在于，包含：

一透镜模块，设置于一待测物与一感光侧之间，具有一光轴；以及

一光源模块，设置于该透镜模块与该感光侧之间，其中该光源模块具有一开口，该透镜模块的该光轴穿过该开口，该光源模块用以将一图像经该透镜模块成像于该待测物上，以使该待测物将该图像反射至该感光侧。

16.根据权利要求15所述的光学成像系统，其特征在于，该光源模块包含：

多个光源，其中所述光源朝向该待测物发出光线；以及

一载体，用以承载所述光源，其中该载体具有一开口供该光轴穿过，以形成该光源模块的该开口。

17.根据权利要求16所述的光学成像系统，其特征在于，所述光源环状排列于该载体上，而露出该载体的该开口。

18.根据权利要求15所述的光学成像系统，其特征在于，该光源模块包含：

至少一光源，用以发出一光线；

至少一镜体，用以反射来自该光源的该光线以使该光线朝向该待测物前进，其中该镜体具有一开口供该光轴穿过，以形成该光源模块的该开口；以及

至少一光源透镜件，设置于该光源与该镜体之间。

19.根据权利要求18所述的光学成像系统，其特征在于，该镜体为一平面镜，该光源的光线前进方向与该平面镜的法线方向夹角等于该平面镜的法线方向与该光轴的夹角。

20.根据权利要求18所述的光学成像系统，其特征在于，该镜体由二个平面镜组成，该光源的数量为二，所述平面镜分别设置于该光轴的相对两侧且共同具有该镜体的该开口，每一所述光源的光线前进方向与每一所述平面镜的法线方向夹角等于每一所述平面镜的法线方向与该光轴的夹角。

Images