CN114096800A - 用于确定对象体的三维形象的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提出用于确定对象体的三维形象的装置。根据本公开的装置可以包括：一个以上的第一光源，所述一个以上的第一光源向所述对象体照射一个以上的第一图案光；第二光源，所述第二光源依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光；光束分离器及一个以上的透镜，所述光束分离器及一个以上的透镜变更所述一个以上的第二图案光的光路，以使与所述相位范围的各相位对应的光分散到达所述对象体的上表面的一部分区域；图像传感器，所述图像传感器捕获所述一个以上的第一图案光由所述对象体反射而生成的一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二图案光由所述一部分区域反射而生成的一个以上的第二反射光；及处理器，所述处理器与所述一个以上的第一光源、所述第二光源及所述图像传感器电气连接；所述处理器可以基于所述一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二反射光而确定所述对象体的所述第一三维形象。

Description

用于确定对象体的三维形象的装置及方法
技术领域
本公开涉及用于确定对象体的三维形象的技术。
背景技术
对于在基板上贴装元件(例：晶粒(die))的工序，可以执行关于是否适宜执行地工序的多样检查。例如，当元件未配置于基板上适宜位置时，工序后会在基板引起不良，因此，有必要掌握基板上元件的三维形象。在本公开中，元件可以意指在电路、半导体装置等全部电子装置中用作其构成要素的部件乃至芯片组。例如，元件可以意指线圈、电容器、阻抗体、晶体管、二极管、LED等。在本公开中，元件不限于上述示例。
在确定元件(即，对象体)的三维形象方面，特别是可以检查元件的上表面相对于基板(即，基准面)具有的角度。该角度可以使用于检查元件与基板之间是否有倾斜(tilt)。这是因为，当元件的下面以贴紧基板的方式配置或贴装，或者根据涂覆于基板的焊料或焊料球的涂覆状态，元件以相对于基板倾斜的状态配置或贴装时，会引起基板的不良。
在确定元件的三维形象方面，为了检查元件上表面的倾斜而可以使用向元件照射照明并使用其反射光成像的位置而检查倾斜的方法。但是，该方法会存在如下缺点，即，当元件为镜面时，即使元件仅以较小角度倾斜，反射角也较大地变化，因而为了检测反射光的成像位置而需要大量空间，检查装备的小型化变得困难。另外，为了检查元件上表面的倾斜，可以使用向元件照射结构光(Structured Light)而在元件上侧空中形成由结构光引起的衍射条纹并通过该衍射条纹的相位变化而检查倾斜的方法。但是，该方法由于衍射条纹在空中成像而存在发生大量噪声的缺点。
发明内容
技术问题
本公开提供用于确定对象体的三维形象的技术。
解决问题的方案
本公开的一个侧面可以提出用于确定对象体的三维形象的装置。根据本公开一个侧面的装置可以是确定位于基准面上的对象体的第一三维形象的装置。装置可以包括：一个以上的第一光源，所述一个以上的第一光源向所述对象体照射一个以上的第一图案光；第二光源，所述第二光源依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光；光束分离器及一个以上的透镜，所述光束分离器及一个以上的透镜变更所述一个以上的第二图案光的光路，以使与所述相位范围的各相位对应的光分散到达所述对象体的上表面的一部分区域；图像传感器，所述图像传感器捕获所述一个以上的第一图案光由所述对象体反射而生成的一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二图案光由所述一部分区域反射而生成的一个以上的第二反射光；及处理器，所述处理器与所述一个以上的第一光源、所述第二光源及所述图像传感器电气连接；所述处理器可以基于所述一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二反射光而确定所述对象体的所述第一三维形象。
在一个实施例中，处理器可以基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自而确定所述对象体的第二三维形象，由所述一个以上的第二反射光各自的光量值导出所述一个以上的第二反射光各自的相位值，基于所述相位值而确定对于所述基准面的所述上表面的角度，基于所述上表面的角度补正所述第二三维形象表示的所述对象体的上表面而确定所述对象体的所述第一三维形象。
在一个实施例中，根据本公开的装置可以还包括：存储器，所述存储器存储指示对于所述基准面的所述上表面的角度及所述一个以上的第二反射光各自的相位值之间关系的关联信息；所述处理器可以基于所述相位值及所述关联信息而确定对于所述基准面的所述上表面的角度。
在一个实施例中，根据本公开的装置可以还包括：一个以上的第三光源，所述一个以上的第三光源朝向所述对象体，对于所述基准面以一个以上的角度分别照射根据一个以上波长的照明光；所述图像传感器可以捕获所述根据一个以上波长的照明光各自由所述对象体反射而生成的一个以上的第三反射光，所述处理器可以基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述一个以上的第三反射光的由所述根据一个以上波长的照明光的光量变化各自，确定所述对象体的所述第二三维形象。
在一个实施例中，所述第二光源可以还照射单色光，所述光束分离器及所述一个以上的透镜可以变更所述单色光的光路，以使所述单色光到达所述上表面，所述图像传感器可以捕获所述单色光由所述上表面反射而生成的第四反射光，所述处理器可以基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述第四反射光的由所述单色光的光量变化，确定所述对象体的所述第二三维形象。
在一个实施例中，所述处理器可以基于所述第四反射光的由所述单色光的光量变化而导出所述上表面的反射率，当所述上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，可以以依次照射所述一个以上的第二图案光的方式控制所述第二光源。
在一个实施例中，所述一个以上的第一图案光各自可以是由具有向第一方向或垂直于所述第一方向的第二方向的图案的图案光以预先设定的相位间隔的整数倍相移而生成的图案光。
在一个实施例中，所述一个以上的第二图案光各自可以是由具有向第一方向或垂直于所述第一方向的第二方向的图案的图案光以预先设定的相位间隔的整数倍相移而生成的图案光。
在一个实施例中，所述图像传感器可以在所述对象体所在的所述基准面上区域的垂直上方面向所述对象体配置。
在一个实施例中，所述一个以上的第一光源各自可以以在所述基准面的上方朝向所述对象体沿着互不相同的光轴分别照射所述一个以上的第一图案光的方式配置。
在一个实施例中，所述一个以上的第三光源各自可以包括多个照明光源，所述多个照明光源配置于所述基准面的上方，在平行于所述基准面的圆周上相互隔开安装。
在一个实施例中，根据本公开的装置可以还包括：第一光圈，所述第一光圈使由所述第二光源照射的所述一个以上的第二图案光通过至所述光束分离器；及第二光圈，所述第二光圈使由所述一部分区域行进的所述一个以上的第二反射光通过至所述图像传感器；所述一个以上的第二反射光各自的光量值可以根据通过所述第一光圈并由所述一部分区域反射而通过所述第二光圈的光的光量而确定。
本公开的一个方面可以提出用于确定对象体的三维形象的方法。根据本公开一个方面的方法可以是确定位于基准面上的对象体的第一三维形象的方法。根据本公开一个方面的方法可以包括：一个以上的第一光源向所述对象体照射一个以上的第一图案光的步骤；图像传感器捕获所述一个以上的第一图案光由所述对象体反射而生成的一个以上的第一反射光的步骤；第二光源依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光的步骤；光束分离器及一个以上的透镜变更所述一个以上的第二图案光的光路，以使与所述相位范围的各相位对应的光分散到达所述对象体的上表面的一部分区域的步骤；所述图像传感器捕获所述一个以上的第二图案光由所述一部分区域反射而生成的一个以上的第二反射光的步骤；及处理器基于所述一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二反射光而确定所述对象体的所述第一三维形象的步骤。
在一个实施例中，所述确定第一三维形象的步骤可以包括：所述处理器基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自而确定所述对象体的第二三维形象的步骤；所述处理器由所述一个以上的第二反射光各自的光量值导出所述一个以上的第二反射光各自的相位值的步骤；所述处理器基于所述相位值而确定对于所述基准面的所述上表面的角度的步骤；及所述处理器基于所述上表面的角度补正所述第二三维形象表示的所述对象体的上表面而确定所述对象体的所述第一三维形象的步骤。
在一个实施例中，根据本公开的方法可以还包括：所述第二光源照射单色光的步骤；所述光束分离器及所述一个以上的透镜变更所述单色光的光路以使所述单色光到达所述上表面的步骤；及所述图像传感器捕获所述单色光由所述上表面反射而生成的第四反射光的步骤；所述确定第二三维形象的步骤可以包括：所述处理器基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述第四反射光的由所述单色光的光量变化而确定所述对象体的所述第二三维形象的步骤。
发明的效果
根据本公开的多种实施例，利用来自对象体(例：元件)的反射光所具有的光量而有效测量对象体上表面的倾斜，从而可以改善对象体三维形象的确定。可以通过对象体的三维形象，检查是否适宜地执行全体基板贴装工序。
根据本公开的多种实施例，不基于来自对象体的反射光的成像位置检查对象体的倾斜，因而检查装置的小型化变得容易。
根据本公开的多种实施例，不基于在对象体上侧空中形成的衍射条纹检查对象体的倾斜，因而可以对噪声执行强硬的检查。
附图说明
图1是示出根据本公开一个实施例的装置100的图。
图2是示出根据本公开一个实施例的装置100的运转过程的图。
图3是示出根据本公开一个实施例的装置100的框图的图。
图4是示出根据本公开一个实施例的图案光照射于对象体的过程的图。
图5是示出根据本公开一个实施例的反射光通过光圈的过程的图。
图6是示出根据本公开一个实施例的反射光通过光圈的过程的图。
图7是示出根据本公开一个实施例的从图案光源照射的图案光在光圈中的模样的图。
图8是示出根据本公开一个实施例的关联信息的图。
图9是示出根据本公开一个实施例的、图案光具有的图案的方向的图。
图10是示出根据本公开一个实施例的装置100利用照明光的检查过程的图。
图11是示出根据本公开一个实施例的图案光源追加照射白色光的过程的图。
图12是示出根据本公开一个实施例的装置1210的图。
图13是根据本公开一个实施例的装置1210的框图的图。
图14是示出可以由根据本公开的装置100执行的、确定对象体的三维形象的方法1700的一个实施例的图。
图15是示出可以由根据本公开的装置1210执行的、确定对象体上表面的角度的方法1800的一个实施例的图。
具体实施方式
本文中记载的多种实施例是出于明确地说明本公开的技术思想的目的而举例的，并非要将其限定为特定的实施形态。本公开的技术思想包括从本文中记载的各实施例的多样变更(modifications)、均等物(equivalents)、替代物(alternatives)及各实施例的全部或一部分选择性地组合的实施例。另外，本公开技术思想的权利范围不限定于以下提示的多种实施例或对其的具体说明。
包括技术性或科学性术语在内，只要未被另外定义，则本文中使用的术语可以具有本公开所属领域的普通技术人员一般理解的意义。
本文中使用的诸如“包括”、“可以包括”、“具备”、“可以具备”、“具有”、“可以具有”等的表达，意指存在成为对象的特征(例：功能、运转或构成要素等)，不排除其他追加的特征的存在。即，这种表达应理解为包含将包括其他实施例的可能性的开放型术语(open-ended terms)。
本文中使用的单数型的表达，只要在上下文中未表示不同，则可以包括复数型的意义，这也同样适用于权利要求项记载的单数型的表达。
本文中使用的“第一”、“第二”或“第一个”、“第二个”等表达，只要在上下文中未表示不同，则在指称多个同种对象方面，用于将一个对象区别于另一对象，并不限定该对象间的顺序或重要度。
本文中使用的“A、B及C”、“A、B或C”、“A、B及/或C”或“A、B及C中至少一个”、“A、B或C中至少一个”、“A、B及/或C中至少一个”、“在A、B及C中选择的至少一个”、““在A、B或C中选择的至少一个”、“在A、B及/或C中选择的至少一个”等表达，可以意指各个罗列的项目或罗列的项目的所有可能组合。例如，“在A及B中选择的至少一个”可以全部指称(1)A，(2)A中至少一个，(3)B，(4)B中至少一个，(5)A中至少一个及B中至少一个，(6)A中至少一个及B，(7)B中至少一个及A，(8)A及B。
本文中使用的“部”字样的表达，可以是包括软件或诸如FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)、ASIC(application specificintegrated circuit：专用集成电路)的硬件构成要素及光学要素等硬件构成要素统称的概念。但是，“部”并非限定于硬件及软件。“部”既可以以存储于可寻址的存储介质的方式构成，也可以以运行一个或其以上的处理器的方式构成。在一个实施例中，“部”可以包括诸如软件构成要素、客体指向软件构成要素、类(Class)构成要素及任务构成要素的构成要素，处理器、函数、属性、程序、子程序、程序代码的片段、驱动器、固件、微码、回路、数据、数据库、数据结构、工作表、阵列及变数。
本文中使用的“基于～”字样的表达，用于记述影响包含该表达的语句或文章中记述的确定、判断的行为或动作的一个以上因子，该表达不排除影响相关确定、判断的行为或动作的追加因子。
本文中使用的某构成要素(例：第一构成要素)“连接于”或“衔接于”另一构成要素(例：第二构成要素)的表达，可以意指所述某构成要素直接连接或衔接于所述另一构成要素，也可以意指以新的另一构成要素(例：第三构成要素)为介质连接或衔接。
本文中使用的表达“以～的方式构成的(configured to)”，根据上下文，可以具有“以～的方式设定的”、“具有～的能力的”、“以～的方式变更的”、“以～的方式形成的”、“可以进行～的”等意义。该表达不限于“在硬件方面特别设计的”的意义，例如，所谓以执行特定动作的方式构成的处理器，可以意指通过运行软件而能够执行其特定动作的通用处理器(generic-purpose processor)。
为了说明本公开的多种实施例，可以定义具有相互直交的X轴、Y轴及Z轴的直角坐标系。本文中使用的直角坐标系的“X轴方向”、“Y轴方向”、“Z轴方向”等表达，只要在相应说明中未被特别另外定义，则可以意指直角坐标系的各轴伸展的两侧方向。另外，附加于各轴方向前面的+符号，可以意指向该轴方向伸展的两侧方向中作为任一个方向的正方向，附加于各轴方向前面的-符号，可以意指向该轴方向伸展的两侧方向中作为剩余一个方向的负方向。
本文中使用的“上方”、“上”等方向指示词只要在相应说明中未特别另外定义，则意指在附图中，以两Z轴方向为基准，与“下方”、“下”等方向指示词的相反方向。
在本公开中，基板(substrate)为贴装半导体芯片、晶粒等元件的板乃至容器，可以执行元件与元件间的电气信号的连接通路的作用。基板可以为了集成电路制作等而使用，可以以硅等材料生成。例如基板可以为印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)，根据实施例，可以称为晶片(wafer)等。
下面参照附图，说明本公开的多种实施例。在附图及对附图的说明中，对相同或实质上同等的(substantially equivalent)构成要素，可以赋予相同的附图标记。另外，在以下多种实施例的说明中，可以省略重复记述相同或对应的构成要素，但这并非意指相关构成要素不包含于该实施例。
图1是示出根据本公开一个实施例的装置100的图。根据本公开的用于确定对象体的三维形象的技术可以以根据多种实施例的装置来体现。本公开的装置100可以利用多样的检查方法而确定对象体(例：元件)的三维形象。在本公开中，所谓对象体的形象，可以是全部包括对象体具有的三维空间上的形态及对象体表面具有的颜色、质感等的概念。在一个实施例中，装置100可以执行利用图案光的检查及/或利用同轴偏折测量法(Coaxialdeflectometry)的检查。在一个实施例中，装置100也可以还执行利用照明光的检查。
在本实施例中，装置100可以包括图案光照射部110、DFM(Deflectometry：偏折)部120、测量部130及/或照明光照射部140。在一个实施例中，照明光照射部140也可以省略。图案光照射部110为了执行利用图案光的检查而可以朝向对象体照射图案光。DFM部120为了执行利用同轴偏折测量法的检查而可以朝向对象体照射图案光。测量部130可以捕获由图案光照射部110及DFM部120照射而从对象体反射的反射光，确定对象体的三维形象。照明光照射部140为了执行利用照明光的检查而可以朝向对象体照射照明光。照明光可以从对象体反射而被测量部130捕获，用于确定对象体的三维形象。对于各部的具体动作及检查方法将在后面叙述。
图2是示出根据本公开一个实施例的装置100的运转过程的图。根据所图示的实施例的装置100可以执行利用图案光的检查方法及/或利用同轴偏折测量法的检查方法。装置100可以基于检查结果而确定对象体的三维形象。所确定的三维形象可以用于判断已执行的工序的适宜性。装置100利用照明光执行检查的过程将通过追加实施例而在后面叙述。
在本实施例中，一个以上的图案光源210可以朝向位于基准面R上的对象体照射一个以上的图案光212。一个以上的图案光源210可以属于图案光照射部110。一个以上的图案光源210可以以在基准面R的上方沿着各自不相同的光轴朝向对象体照射一个以上的图案光212的方式配置。在一个实施例中，一个以上的图案光源210分别可以在位于基准面R的上方的虚拟圆周上彼此设置间隔地配置。一个以上的图案光212分别可以从对象体反射。根据对象体具有的形状反射前后的图案光212的相位可以变化。即，图案光212被对象体反射而生成的反射光214可以具有与对应的图案光212的相位不同的相位。
图像传感器220可以捕获一个以上的图案光212各自反射而生成的一个以上的各个反射光214。图像传感器220可以属于测量部130。在一个实施例中，图像传感器220可以在对象体所在的基准面R上区域的垂直上方，面向对象体配置。
装置100可以获得对于一个以上的反射光214各自的相位及一个以上的图案光212各自的相位的信息。装置100可以基于一个以上的反射光214各自的由一个以上的图案光212各自的相位变化而确定对象体的1次三维形象。
另一方面，与一个以上的图案光源210独立安装的图案光源230可以依次照射一个以上的图案光232。图案光源230可以属于DFM部120。一个以上的图案光232可以分别具有相同的一个相位范围(例：0～7×π/4)。在一个实施例中，一个以上的图案光232各自可以是由前述相位范围内的一个图案光按预先设定的相位间隔(例：π/2)的整数倍分别相移(phaseshift)而生成的。
一个以上的图案光232可以经透镜250及/或其他光学要素(例：镜子)行进到光束分离器240。在一个实施例中，图案光232可以经光圈252行进到光束分离器240。光束分离器240可以反射一个以上的图案光232而使图案光232朝向对象体。此时，光束分离器240及一个以上的透镜250可以变更一个以上的图案光232的光路，以使对应于前述相位范围的各相位的光分散到达对象体上表面的一部分区域A。即，与图案光232的各相位相当的光的光路可以变更(调整)，以使与图案光232的前述相位范围(例：0～7×π/4)中一个相位(例：3×π/4)相当的光，分别到达与前述一部分区域A相当的面的各点。光束分离器240及一个以上的透镜250可以配置于图案光232的光路径上，以便能够实现上述的光路变更。光束分离器240及一个以上的透镜250可以属于DFM部120。
经光路径变更(调整)的一个以上的图案光232可以各自到达对象体。根据各相位的光分散照射于对象体上表面的整个一部分区域A，因而可以在一部分区域A的各点到达于图案光232相当的平均光量的光。到达一部分区域A的一个以上的图案光232分别可以从一部分区域A反射。图案光232反射的光(下面称为反射光234)可以依次通过透镜250及光束分离器240。在一个实施例中，反射光234可以通过光圈262，通过根据需要而追加配置的透镜260来到达图像传感器220。图像传感器220可以捕获到达的一个以上的各个反射光234。
如果对象体上表面的一部分区域A相对于基准面R倾斜，则从一部分区域A反射的光中只有一部分可以通过光圈262而输入到图像传感器220。即，光圈252使图案光232通过至光束分离器240，光圈262使从一部分区域A行进的反射光234通过至图像传感器。因此，图像传感器220捕获的反射光234的光量值可以根据通过光圈252而被一部分区域A反射并再次通过光圈262的光的光量而确定。此时，被图像传感器220捕获的光可以是在最初照射的图案光232的前述相位范围(例：0～7×π/4)中一部分相位范围(例：3×π/4～5×π/4)相当的光。即，通过光圈262而被图像传感器220捕获的光量可以根据对象体上表面乃至一部分区域A相对于基准面R倾斜的程度而变化。如果利用这种原理，可以基于捕获的反射光的光量而导出反射面的倾斜的程度，而在本公开中可以将其称为偏折测量法(Deflectometry)。特别是如图示的实施例所示，对于入射到对象体的图案光232与从对象体反射的反射光234沿着大致(substantially)相同的光轴行进的情形，偏折测量法可以被称为同轴偏折测量法(Coaxial deflectometry)。对于偏折测量法的具体原理将在后面叙述。
根据偏折测量法，装置100可以基于一个以上的反射光234各自的光量值而确定对于基准面R的对象体的上表面的角度。装置100可以利用确定的上表面的角度补正前面确定的1次三维形象来确定2次三维形象。即，装置100可以利用根据偏折测量法测量的关于上表面的角度的信息而修正1次三维形象表示的上表面，导出经完善的新三维形象，即2次三维形象。在一个实施例中，该修正可以以通过将1次三维形象表示的上表面所具有的角度替代(override)为根据偏折测量法而导出的上表面的角度的方法来执行。在一个实施例中，该修正还可以以通过将1次三维形象表示的上表面的角度和根据偏折测量法而导出的上表面的角度的平均值确定为2次三维形象表示的上表面的角度的方法来执行。2次三维形象为对于对象体的最终的三维形象，可以使用于判断对于贴装等工序的适宜性。
图3是示出根据本公开一个实施例的装置100的框图的图。在本实施例中，装置100可以包括一个以上的图案光源210、图像传感器220、图案光源230、光束分离器240、一个以上的透镜250、一个以上的处理器310及/或一个以上的存储器320。在一个实施例中，装置100的这些构成要素中至少一个可以被省略，或可以在装置100中追加其他构成要素。在一个实施例中，一部分的构成要素可以追加(additionally)或替代(alternatively)地合并体现，或者以单个或多个个体来体现。在本公开中，一个以上的处理器可以表达为处理器。所谓处理器字样的表达，只要上下文未明确地另外表达，则可以意指一个或其以上的处理器的集合。在本公开中，一个以上的存储器可以表达为存储器。所谓存储器字样的表达，只要上下文未明确地另外表达，则可以意指一个或其以上的存储器的集合。在一个实施例中，装置100内、外部的构成要素中至少一部分的构成要素，可以通过总线、GPIO(generalpurpose input/output：通用输入/输出)、SPI(serial peripheral interface：串行外围接口)或MIPI(mobile industry processor interface：移动行业处理器接口)等相互连接，收发数据及/或信号。
一个以上的图案光源210分别可以如前述照射一个以上的图案光212。图案光源210可以以多样的方式生成图案光212。例如，图案光212的图案可以根据数字方式形成，或根据模拟方式形成。在数字方式中，可以有利用LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)的液晶透过方式、利用LcoS(Liquid Crystal on Silicon：硅上液晶)的液晶反射方式、利用DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜装置)或DLP(Digital LightProcessing：数字光处理)的反射镜(mirror)反射方式。在模拟方式中，可以有利用周期图案、梯度(gradient)图案、格子图案等图案形成图案的方式。如前述，一个以上的图案光源210分别可以以在基准面R的上方沿着互不相同的光轴照射图案光212的方式配置。在一个实施例中，4个图案光源210可以在虚拟圆周上相距约90度间隔配置(4-way)。在一个实施例中，8个图案光源210可以在虚拟圆周上相距约45度间隔配置(8-way)。在一个实施例中，图案光源210分别可以依次照射由4个bucket(4-bucket algorithm的固有名词)相移的一个以上的图案光212。在一个实施例中，一个以上的图案光212分别可以是由一个图案光以预先设定的相位间隔(例：π/2)的整数倍分别相移而生成的。例如如果使用8个图案光源210并依次照射由4个bucket相移的图案光212，则共32(8Х4)个图案光212可以向对象体照射。因此，可以捕获共32个图像，且对于32个相位变化的信息可以使用于确定对象体的1次三维形象。
图像传感器220可以如前述分别捕获一个以上的反射光214及反射光234。例如，图像传感器220可以以CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合装置)或CMOS(ComplimentaryMetal Oxide Semiconductor：互补型金属氧化物半导体)传感器等体现。
图案光源230象图案光源210一样，可以以多样的方式生成并照射图案光232。在一个实施例中，图案光源230分别可以依次照射由4个bucket相移的一个以上的图案光232。在一个实施例中，如果将向一个方向(下面称为w轴方向)形成的图案光使用由4个bucket相移的图案光232及将向垂直于w轴方向的方向(以下称为v轴方向)形成的图案光使用由4个bucket相移的图案光232，则可以依次照射共8(4+4)个图案光232。因此，可以捕获共8个图像，可以用于确定对象体上表面的角度。
光束分离器240、一个以上的透镜250及/或其他前述光学要素，可以由根据本公开的技术领域已知方式的光学元件而多样地体现。在一个实施例中，光束分离器240及/或一个以上的透镜250为了偏折测量法，可以以能够执行前述图案光232的光路变更的方式配置。或者，在一个实施例中，处理器310也可以调整其位置、配置及相关参数，以使光束分离器240及/或一个以上的透镜250可以执行该光路变更。在一个实施例中，装置100也可以包括前述的光圈252及光圈262。
处理器310可以驱动软件(例：命令、程序等)而控制与处理器310连接的装置100的至少一个构成要素。另外，处理器310可以执行与本公开相关的多样运算、处理、数据生成、加工等动作。另外，处理器310可以将数据等从存储器320载入，或存储于存储器320。在一个实施例中，处理器310可以基于一个以上的反射光214各自的由一个以上的图案光212各自的相位变化而确定对象体的1次三维形象。另外，处理器310可以根据偏折测量法，基于一个以上的反射光234各自的光量值，确定对于基准面R的对象体的上表面的角度。处理器310可以利用确定的上表面的角度补正1次三维形象而确定2次(最终)三维形象。
存储器320可以存储多样数据。存储器320中存储的数据为由装置100的至少一个构成要素而获得或处理或使用的数据，可以包括软件(例：命令、程序等)。存储器320可以包括易失性及/或非易失性存储器。在本公开中，命令乃至程序为在存储器320中存储的软件，可以包括用于控制装置100的资源的操作系统、应用程序及/或向应用程序提供多样功能以使应用程序能够利用装置100的资源的中间件等。在一个实施例中，存储器320可以存储命令，所述命令在借助于处理器310而运行时，使得处理器310执行运算。
在一个实施例中，装置100可以还包括通信接口(图中未示出)。通信接口可以执行装置100与服务器或装置100与其他装置间的无线或有线通信。例如，通信接口可以执行基于eMBB(enhanced Mobile Broadband：增强型行动宽频应用)、URLLC(Ultra ReliableLow-Latency Communications：超可靠的低延迟通信)、MMTC(Massive Machine TypeCommunications：大型机器类型通信)、LTE(Long-Term Evolution：长期演进)、LTE-A(LTEAdvance：LTE演进)、NR(New Radio：新无线电技术)、UMTS(Universal MobileTelecommunications System：通用移动通信系统)、GSM(Global System for Mobilecommunications：全球移动通讯系统)、CDMA(Code Division Multiple Access：码分多址)、WCDMA(Wideband CDMA：宽带码分多址)、WiBro(Wireless Broadband：无线宽带)、WiFi(Wireless Fidelity：无线保真)、蓝牙(Bluetooth)、NFC(Near Field Communication：近场通讯)、GPS(Global Positioning System：全球定位系统)或GNSS(Global NavigationSatellite System：全球导航卫星系统)等方式的无线通信。例如，通信接口可以执行根据USB(universal serial bus：通用串行总线)、HDMI(high definition multimediainterface：高清多媒体接口)、RS-232(recommended standard232：推荐标准-232)或POTS(plain old telephone service：普通老式电话业务)等方式的有线通信。在一个实施例中，处理器310可以控制通信接口，从服务器获得体现根据本公开的技术所需的信息。从服务器获得的信息可以存储于存储器320。在一个实施例中，从服务器获得的信息可以包括对于基板乃至对象体的信息、对于基准面R的信息、即将后述的关联信息等。
图4至图8是用于说明前述同轴偏折测量法的原理的图。图4是示出根据本公开一个实施例的图案光232照射于对象体的过程的图。如前述，对于一个以上的各个图案光232，可以变更一个以上的图案光232各自的光路，以便与相应相位范围(例：0～7×π/4)的各相位对应的光可以分散到达对象体上表面的一部分区域A。下面以一个图案光232为基准进行说明。
如前述，图案光源230可以照射与一个相位范围相当的图案光232。图示了与前述相位范围内的任意三个相位相当的光的光路410、420、430。各光可以经一个以上的透镜250、光圈252及/或光束分离器240而照射于对象体上表面的一部分区域A。如前述，与一个相位相当的光可以分散照射于整个一部分区域A。即，与一个相位相当的光410可以以到达与一部分区域A相当的面的各点的方式照射。与图案光232的不同相位相当的光(420、430等)也可以以相同方式照射于对象体。因此，在对象体上一部分区域A的一个点，均可照射各自相当于前述相位范围的相位的光。例如，在图示的实施例中，光410、420、430全部到达对象体上一部分区域A的各点。因此在对象体的整个一部分区域A，可以照射将与上述相位范围相当的图案光232的平均光量作为光量来具有的光，。
图案光232由一部分区域A反射而生成的反射光234，可以通过光圈262而输入至图像传感器220。如前述，对象体上面相对于基准面R倾斜时，反射光234只有一部分可以通过光圈262。通过光圈262的反射光的一部分可以相当于从图案光源230照射的图案光232的相位范围中的一部分相位范围。与这一部分相位范围相当的光的平均光量，最终可以被图像传感器220捕获。
在图示的实施例440中，对于基准面R的对象体上表面的角度可以为0度。此时，从一部分区域A的一点反射的光大部分可以通过光圈262而被图像传感器220捕获。即，在实施例440中，与用A、A`标识的相位区间相当的光，可以从一部分区域A反射，通过光圈262而输入图像传感器220。
在图示的实施例450中，对象体可以相对于基准面R倾斜3度的角度。此时，从一部分区域A的一点反射的光中只有一部分可以通过光圈262而被图像传感器220捕获。具体地，如果光圈252通过的图案光232的相位范围是直线451表示的区间，则光圈262通过的反射光234的相位范围可以与直线452表示的区间相应。因此，具有全部通过光圈252及光圈262的光路的光，可以是与以图示的A、A`标识的相位区间相当的光。此时，图像传感器220获得的反射光234的光量，可以是与以A、A`标识的相位区间相当的光的平均光量。
在图示的实施例460中，对象体可以相对于基准面R倾斜5度的角度。此时，从一部分区域A的一点反射的光大部分会无法通过光圈262。因此，图像传感器220会无法捕获反射光234。前述实施例440、450、460中的对象体上表面的角度可以是为了说明而选择的示例性的值。
即，根据对象体上表面的角度，全部通过光圈252及光圈262而输入到图像传感器220的光量可以变化。装置100可以利用变化的反射光234的光量确定(导出)对象体上表面的角度。
图5是示出根据本公开一个实施例的反射光234通过光圈262的过程的图。图示的实施例如前述实施例450所示，可以显示出对象体上面相对于基准面R倾斜既定角度的情形。
同样地，具有一个相位范围的图案光232可以从图案光源230照射，分散照射于对象体上表面的一部分区域A。由于对象体上表面倾斜，只有反射光234的一部分可以通过光圈262而输入到图像传感器220。在入射到一部分区域A的光410、420、430等的反射光中，只有光路在以粗实线表示的范围内行进的反射光，可以通过光圈262而输入到图像传感器220。
输入到图像传感器220的反射光的一部分，可以是与图案光232的前述相位范围中一部分范围相当的光由对象体上一部分区域A反射的。最终，图像传感器220获得的反射光234的光量，可以是与图案光232的前述一部分范围相当的光的平均光量。
图6是示出根据本公开一个实施例的反射光234通过光圈262的过程的图。在图示的实施例中，对象体上表面的一部分区域A中的一部分A1相对于基准面R可以不倾斜，其它部分A2是倾斜的状态。
从不倾斜的地点A1反射的光如前述实施例440所示，可以通过光圈262而输入到图像传感器220的对应的地点(粗实线)。图像传感器220的相应地点可以接受所输入的与从图案光源230照射的前述相位范围相当的光的平均光量。从倾斜的地点A2反射的光如前述实施例450所示，只有其一部分可以通过光圈262而输入到图像传感器220(粗虚线)。图像传感器220的相应地点可以接受所输入的只与图案光源230照射的前述相位范围中一部分范围相当的光的平均光量。可以分别利用按图像传感器220各地点(像素)输入的平均光量值，获得对象体上一部分区域A的各地点中的倾斜值。
图7是示出根据本公开一个实施例的从图案光源230照射的图案光232在光圈252中的模样的图。一个图案光232的图案可以具有周期。当将与一个周期相当的相位称为2π时，在从0至π/2的区间期间，图案光的图案会逐渐变亮，在从π/2至3×π/2的区间期间，图案光的图案会逐渐变暗，在从3×π/2至2π的区间期间，图案光的图案会再次逐渐变亮。如前述，图案光源230可以照射具有一个相位范围的图案光232。该相位范围可以根据需要而适宜地设定。在一个实施例中，相位范围可以以不成为图案的一个周期或一个周期的倍数的方式进行设定。即，相位范围可以设定为并非与0、2π、4π、...、2nπ相当的相位范围的范围。这是因为，在一部分区域A，照射与图案光232的平均光量相当的光，因而当使用与一个周期或一个周期的倍数的相当的范围的图案光时，与图案光的各相位相当的光会彼此全部抵消。另外，在一个实施例中，相位范围可以以大于与图案光的半周期相当的相位范围、小于与图案光的一个周期相当的相位范围的方式进行设定。另外，在一个实施例中，相位范围可以以大于与图案光的(N+1/2)周期相当的相位(N为自然数)、小于与图案光的(N+1)周期相当的相位范围的方式进行设定。这种相位范围为了使得反射光的测量变得容易，可以在有需要增大图案光的整个光量本身时进行设定。
一个以上的图案光232分别可以是由与前述相位范围相当的一个图案光以预先设定的相位间隔(例：π/2)的整数倍分别相移而生成的。在一个实施例中，前述相位间隔可以设定为大于0小于π的值。一个以上的图案光232分别可以称为第0bucket、第一bucket、第二bucket及第三bucket，即，可以称为4个bucket。相移而生成的图案光232分别也可以具有前述相位范围α。即，例如，图案光232分别可以从0起具有α的相位范围，从π/2起具有π/2+α的相位范围，从π起具有π+α的相位范围，从3×π/2起具有3×π/2+α的相位范围。各bucket的图案光232在光圈252中可以如图示的图案710示出。在一个实施例中，通过光圈252的图案光的区域可以为圆形720，由此，在图案光源230中的四边形形态的图案光中，与该圆形区域相当的光可以照射到对象体。在一个实施例中，装置100也可以只利用一个图案光232确定对象体上表面的角度。但是，使用多个图案光测量对象体上表面的角度，从而可以减小因对象体上表面材质导致的误差等各种测量误差。
图案光232在图案光源230中具有的全部光量值可以如下面数学式所示计算。
【数学式1】
Figure BDA0003438129600000171
Io可以为确定图案光232的图案具有的正弦波图的振幅的常数，Io可以为确定图案具有的正弦波图的偏移的常数。将图案光源230中的图案光232在相位范围(α至β)进行积分，可以导出全体光量值ILCoS。
图8是示出根据本公开一个实施例的关联信息的图。如前述，装置100可以基于一个以上的反射光234各自的光量值而确定对于基准面R的对象体上表面的角度。装置100可以从反射光234的光量值导出反射光234的相位值，将导出的相位值与关联信息对比，确定对象体上表面的角度。
在本实施例中，处理器310可以从一个以上的反射光234各自的光量值导出一个以上的反射光234各自的相位值。一个图案光232从对象体的一部分区域A反射而被图像传感器220捕获时，该反射光的光量值In可以如下面数学式所示表示。
【数学式2】
Figure BDA0003438129600000181
A和B可以分别与前述的Io和Io对应。φ(x、y)可以是从一部分区域A的一点(x、y)反射的反射光具有的相位值。α(t)可以表示图案光232具有的前述相移量。例如，由按π/2的相位间隔相移而生成的多个图案光232(即4个bucket)各自从一部分区域A反射而生成的反射光的光量值I1、I2、I3、I4，可以如下面数学式3所示表示。数学式3可以是将各个相移量α(t)代入数学式2来整理的。
【数学式3】
Figure BDA0003438129600000182
Figure BDA0003438129600000183
Figure BDA0003438129600000184
Figure BDA0003438129600000185
如前述，图像传感器220可以捕获具有与图案光232的相位范围中一部分范围相当的光的平均光量的光。其中，与一部分范围相当的光可以根据对象体上表面具有的角度及/或照射根据哪个bucket的图案光232而变得不同。即，即使是以相同角度倾斜的对象体，根据所照射的图案光232相移多少，与前述一部分范围相当的光的构成变得不同。对于那各自的bucket的反射光的光量可以为前述的I1、I2、I3、I4。
各反射光的光量值I1、I2、I3、I4是可以由图像传感器220测量的值。A、B及φ可以利用针对前述I1、I2、I3、I4的4个等式导出。由于未知数为3个，因而需要至少3个以上的等式，因此，通过互不相同的3个以上图案光232的测量，至少应被执行3次才可以。因此，如果整理前述数学式3，则可以用下面数学式4导出反射光的相位值φ。
【数学式4】
Figure BDA0003438129600000191
通过这种过程，可以分别从一个以上的反射光234的光量值导出一个以上的反射光234的相位值。该导出过程可以由处理器310执行。
在一个实施例中，装置100的存储器320可以还存储关联信息。关联信息可以指示对于基准面R的对象体上表面的角度及反射光234的相位值之间的关系。图示的关联信息显示的数值是示例性的值，关联信息的值可以根据实施例而变更。关联信息显示的相位值与对象体的倾斜角度之间的关系，可以通过测量及计算而数据库化并存储于存储器220。
如图所述，关联信息可以包括对象体倾斜的角度、按相应角度测量的各bucket的反射光的光量值I1、I2、I3、I4以及对于通过测量的光量值而导出的对于反射光的相位值的信息。例如，当对象体的倾斜角度为1度时，测量的各bucket的反射光的光量值I1、I2、I3、I4可以分别为239.50、145.67、132.41、226.34。通过该光量值导出的相位值也可以为37.02。在一个实施例中，关联信息可以也包括前述数学式3的A、B的值。
处理器310可以基于反射光234的相位值及关联信息而确定对于基准面R的对象体上表面的角度。处理器310可以利用确定的上表面的角度而修正1次三维形象所表示的上表面，确定经完善的2次(最终)三维形象。
图9是示出根据本公开一个实施例的图案光212、232具有的图案的方向的图。在一个实施例中，图案光源210、230可以生成在四边形面上具有图案的图案光212、232。当将与四边形的一条边相当的轴称为w轴、与另一条边相应并垂直于w轴的轴称为v轴时，图案光212、232的图案可以沿w轴方向或v轴方向形成。在一个实施例中，一个以上的图案光212、232分别可以具有向w轴方向或垂直于w轴的v轴方向的图案。在一个实施例中，图案光212、232的图案方向可以按bucket不同地设定。在一个实施例中，使用向各轴方向形成的多个图案，从而可以减小在确定对象体的三维形象方面的误差。
图10是示出根据本公开一个实施例的装置100利用照明光的检查过程的图。前述装置100的构成要素中的一部分被任意省略。在一个实施例中，装置100可以还执行利用照明光的检查。除了利用前述图案光的检查结果之外，装置100还可以追加反映利用照明光的检查结果，确定对象体的1次三维形象。
在本实施例中，装置100可以还包括一个以上的照明光源1010。照明光源1010可以属于照明光照射部140。照明光源1010可以分别朝向位于基准面R的对象体照射照明光1020。在一个实施例中，一个照明光源1010可以以包括在圆周上设置既定间隔相互隔开配置的多个照明光源(例：LED照明)的形态体现。该圆周可以与基准面R平行地配置。在一个实施例中，一个照明光源1010也可以以具有圆周形态的一个照明光源体现。照明光源1010分别可以配置于基准面R乃至对象体的上方。照明光源1010分别可以以沿着相对于基准面R倾斜一个以上角度(例：17度、40度、58度、70度等)的光轴向对象体照射照明光的方式进行配置。在一个实施例中，照明光源1010可以如图所示共使用4个。在本公开中，照明光可以是根据一个以上波长的光。在一个实施例中，照明光可以为红色(Red)光、绿色(Green)光或蓝色(Blue)光。照明光源1010分别可以以RGB光源体现，可以包括红色光源、绿色光源及/或蓝色光源。在一个实施例中，照明光源1010至少可以同时照射两个光源，也可以同时照射红色、绿色及蓝色光以便照射白色光。
照明光1020可以从对象体反射。图像传感器220可以捕获照明光1020被反射的光(以下称为反射光1030)。此时，图像传感器220捕获的光的光量会根据照明光1020向对象体照射的角度及反射光1030从对象体反射的角度而变得不同。可以基于反射前后变化的光量值而确定对象体的形象。
即，处理器310可以获得一个以上的反射光1030各自的，从根据一个以上波长的照明光1020各自的光量变化。处理器310可以基于相应光量变化而确定对象体的前述1次三维形象。在一个实施例中，处理器310还可以全部利用利用图案光的检查结果及利用照明光的检查结果来确定对象体的1次三维形象。此时，处理器310可以基于一个以上的反射光214各自的由一个以上的图案光212各自的相位变化及一个以上的反射光1030各自的，从根据一个以上波长的照明光1020各自的光量变化，确定对象体的1次三维形象。然后，如前述，处理器310利用确定的上表面的角度修正相应1次三维形象，从而可以确定对象体的2次(最终)三维形象。在一个实施例中，如果使用4个照明光源1010，各照明光源1010依次照射红色光、绿色光及蓝色光，则共12(4Х3)个照明光可以向对象体照射。由此，共12个反射光可以被图像传感器220捕获，且可以用于确定对象体的1次三维形象。
图11是示出根据本公开一个实施例的图案光源230追加照射白色光1110的过程的图。前述装置100的构成要素中的一部分被任意省略。在一个实施例中，装置100的图案光源230还可以照射白色光1110，可以利用对于其反射光1120的信息，确定更准确的对象体的1次三维形象。
在本实施例中，图案光源230可以照射红色(Red)光、绿色(Green)光或蓝色(Blue)光、白色光(white)中至少一种单色光，例如可以照射白色光1120。通过控制图案光源230中生成图案的元件，可以从图案光源230照射无图案的白色的照明光。白色光1120可以沿着与前述图案光232类似的光路行进。光束分离器240及一个以上的透镜250可以变更白色光1110的光路，以使白色光1110到达对象体的上表面。例如，白色光1110可以经透镜250、光圈252及其他光学要素而行进到光束分离器240。光束分离器240可以变更白色光1110的光路，以使白色光1110朝向对象体的上表面。
白色光1110可以从对象体的上表面反射。根据对象体的形象反射前后的白色光1110的光量可以变化。即，白色光1110的光量与反射光1120的光量可以不同。反射光1120可以朝向光束分离器240行进，光束分离器240可以使反射光1120通过至图像传感器220。图像传感器220可以捕获反射光1120。
处理器310可以基于反射前后变化的光量值而确定对象体的形象。即，处理器310可以获得反射光1120的由白色光1110的光量变化，基于相应光量变化而确定对象体的1次三维形象。在一个实施例中，处理器310还可以全部利用利用图案光的检查结果及利用白色光的检查结果而确定对象体的1次三维形象。此时，处理器310可以基于一个以上的反射光214各自的由一个以上的图案光212各自的相位变化及反射光1120的由白色光1110的光量变化而确定对象体的1次三维形象。然后，如前述，处理器310可以利用确定的上表面的角度而修正相应1次三维形象，从而确定对象体的2次(最终)三维形象。
在一个实施例中，装置100可以只有在满足预先设定的基准的情况下，才执行利用同轴偏折测量法的检查来确定2次三维形象，否则，可以只确定1次三维形象。这是为了只有当判断为需要时，才执行对对象体上表面的追加检查，缩短检查过程需要的时间。在一个实施例中，装置100在对象体上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，可以针对该对象体，追加执行利用同轴偏折测量法的检查。当对象体上表面为镜面或在重排工序后实现镜面化时，只凭借利用照明光乃至图案光的检查，会难以准确测量对象体上表面的形状。因此，当判断对象体上表面为镜面时(即，反射率为预先设定的基准反射率以上时)，装置100可以追加执行利用同轴偏折测量法的检查。
具体地，处理器310可以从图案光源230获得白色光1110的光量信息，从图像传感器220获得反射光1120的光量信息。处理器310可以基于反射光1120的由白色光1110的光量变化，导出对象体上表面的反射率。当导出的上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，处理器310可以控制图案光源230，使得依次照射前述一个以上的图案光232。在一个实施例中，对于预先设定的基准反射率的信息可以存储于存储器320。
在一个实施例中，装置100可以首先执行利用图案光的检查，再执行利用偏折测量法的检查。即，可以首先照射图案光212，捕获其反射光214，然后照射图案光232，捕获其反射光234。在一个实施例中，利用照明光的检查可以在利用偏折测量法的检查之前执行。
作为一个实施例，装置100可以利用图案光拍摄基准面R、对象体或基准面R及对象体来确定三维形象，然后利用偏折测量法，导出对象体上表面的角度。
即，在对象体上表面为镜面的情况下，虽然可以利用图案光确认基准面R，但复原对象体的准确三维形象可能是难的，因而可以以利用偏折测量法而导出的对象体上表面的角度信息为基础，相比于基准面R准确导出对象体上表面信息及对象体的三维形象信息。
图12是示出根据本公开一个实施例的装置1210的图。装置1210是与前述DFM部120对应的装置，可以确定位于基准面R上的对象体的上表面的角度。装置1210内至少一个构成要素可以以拆装式装置体现而结合于装置1220。当装置1210不结合时，可以在其曾结合的相应位置附着同轴2D光源。同轴2D光源可以照射在红色(Red)光、绿色(Green)光、蓝色(Blue)光及白色光(white)中选择的至少一种单色光。同轴2D光源可以通过LED等光学要素体现。通过这种拆装式装置1210或同轴2D光源照射2D单色照明，从而可以根据对象体，执行更准确的三维形象复原。
装置1220可以是包括前述图案光照射部110、测量部130及/或照明光照射部140的装置。装置1220可以确定基准面R上对象体的前述1次三维形象。如果装置1210结合于装置1220，则可以具有与前述装置100的构成类似的构成。结合的装置1210及装置1220可以以与装置100相同的方式，确定对象体的前述2次(最终)三维形象。即，装置1220可以执行利用图案光的检查及/或利用照明光的检查而确定对象体的1次三维形象，装置1210可以确定对象体上表面的角度。可以利用上表面的角度来修正对象体的1次三维形象来确定2次三维形象。根据实施例，修正及2次三维形象的确定过程可以由装置1210或装置1220执行。
具体地，装置1210的图案光源1230可以依次照射一个以上的图案光1232。图案光源1230及图案光1232可以分别与前述图案光源230及图案光232对应。与图案光232一样，图案光1232分别可以具有相同的一个相位范围。另外，图案光1232分别可以是由具有向w轴方向或v轴方向的图案的图案光按预先设定的相位间隔的整数倍进行相移而生成的。
光束分离器1240及一个以上的透镜1250可以变更一个以上的图案光1232的光路。光束分离器1240及一个以上的透镜1250可以分别与前述光束分离器240及一个以上的透镜250对应。与前述光束分离器240及一个以上的透镜250一样，光束分离器1240及一个以上的透镜1250可以变更一个以上的图案光1232的光路，以使与前述相位范围的各相位对应的光分散到达对象体上表面的一部分区域A。在一个实施例中，相应光路变更也可以还使用必要的其他光学要素(例：反射镜)。在一个实施例中，图案光1232在输入到光束分离器1240之前可以通过光圈1252。
一个以上的图案光1232可以从对象体的一部分区域A反射。图案光1232被反射的光(以下称为反射光1234)可以经光束分离器1240、光圈1262、其他透镜1260等，输入到装置1220的图像传感器。该图像传感器可以与前述的图像传感器220对应。
装置1210可以从装置1220获得对于一个以上的反射光1234的信息1270。装置1210可以基于信息1270而确定对于基准面R的对象体上表面的角度。确定上表面的角度的过程可以与前述装置100中说明的过程相同。在一个实施例中，信息1270可以包括指示一个以上的反射光1234各自的光量值的信息。
如前述，装置1220是包括前述图案光照射部110、测量部130及/或照明光照射部140的装置，可以执行利用图案光及/或照明光的检查。具体地，装置1220可以包括一个以上的图案光源(对应于图案光源210)、图像传感器(对应于图像传感器220)及/或处理器(对应于处理器310)。图案光源可以向对象体照射一个以上的图案光(对应于图案光212)。图像传感器可以捕获图案光(对应于图案光212)的反射光(对应于反射光214)。另外，图像传感器也可以捕获图案光1232的反射光(对应于反射光234)。处理器可以基于捕获的反射光而确定对象体的1次三维形象，将指示所确定的1次三维形象的信息传递给装置1210。
图13是示出根据本公开一个实施例的装置1210的框图的图。在一个实施例中，装置1210可以包括图案光源1230、光束分离器1240、一个以上的透镜1250、通信接口1330、一个以上的处理器1310及/或一个以上的存储器1320。在一个实施例中，装置1210的这些构成要素中至少一个可以被省略，或其他构成要素可以追加于装置1210。在一个实施例中，一部分的构成要素可以追加(additionally)或替代(alternatively)地合并体现，或者以单个或多个个体体现。在一个实施例中，检查装置1210内、外部的构成要素中至少一部分的构成要素可以通过总线、GPIO(general purpose input/output：通用输入/输出)、SPI(serialperipheral interface：串行外围接口)或MIPI(mobile industry processor interface：移动行业处理器接口)等相互连接，收发数据及/或信号。
图案光源1230、光束分离器1240及一个以上的透镜1250可以与前述图案光源230、光束分离器240及一个以上的透镜250对应，为了执行根据偏折测量法的检查，可以执行相同、类似的动作。
通信接口1330可以以与前述装置100的通信接口类似的方式体现。通信接口1330可以被处理器1310控制而与装置1220进行通信。例如，通信接口1330可以从装置120获得对于一个以上的反射光1234的信息1270。
处理器1310可以以与前述装置100的处理器310类似的方式体现。处理器1310可以控制通信接口1330，获得对于一个以上的反射光1234的信息1270，基于相应信息1270而确定对于基准面R的对象体上表面的角度。
在一个实施例中，装置1210的处理器1310可以从一个以上的反射光1234各自的光量值，导出一个以上的反射光1234各自的相位值。处理器1310可以基于导出的相位值，确定对于基准面R的对象体上表面的角度。该过程可以对应于前述处理器310从反射光234的光量值导出相位值并从相位值确定上表面的角度的过程。在一个实施例中，存储器1320可以与存储器320一样存储关联信息，处理器1310可以基于反射光1234各自的相位值及关联信息而确定上表面的角度。
在一个实施例中，装置1210可以将指示所导出的上表面的角度的信息传递给装置1220，使得装置1220确定2次三维形象。具体地，处理器1310控制通信接口1330，将指示所导出的上表面的角度的信息传递给装置1220。如前述，装置1220可以通过利用图案光及/或照明光的检查确定对象体的1次三维形象。指示上表面的角度的相应信息可以使用于供装置1220补正(修正)1次三维形象所表示的对象体的上表面而确定2次三维形象。
在一个实施例中，装置1210也可以从装置1220获得指示对象体的1次三维形象的信息，利用其来直接确定2次三维形象。具体地，处理器1310可以控制通信接口1330而获得装置1220确定的对于对象体的1次三维形象的信息。处理器1310可以基于所确定的上表面的角度补正(修正)1次三维形象所表示的对象体的上表面而确定2次三维形象。
在一个实施例中，图案光源1230可以还照射白色光，光束分离器1240及一个以上的透镜1250可以变更白色光的光路，以使白色光到达对象体上表面。这可以对应于前述装置100的图案光源230照射白色光1110的情形。如前述，白色光可以从对象体上表面反射。装置1220可以捕获反射光捕获，基于反射光从白色光的光量变化，确定对象体的1次三维形象。
在一个实施例中，处理器1310可以控制通信接口1330，从装置1220获得指示对象体上表面的反射率的信息。当上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，处理器1310可以控制图案光源1230，以便依次照射一个以上的图案光1232。这可以对应于前述的装置100的处理器310基于基准反射率控制图案光源230的情形。
图14至15是示出可以由根据本公开的装置100、1210分别执行的方法的一个实施例的图。根据本公开的方法可以是以计算机体现的方法。在图示的流程图中，依次说明了本公开的方法或算法的各步骤，但除各步骤除依次执行外，也可以按照本公开可任意组合的顺序执行。根据本流程图的说明不将对方法或算法施加变化或修订的情形排除在外，并不意指任意步骤是必须的或优选的。在一个实施例中，至少一部分步骤可以并列地、反复地或启发式地执行。在一个实施例中，至少一部分步骤可以省略，或可以追加其他步骤。
图14是示出可以由根据本公开的装置100执行的确定对象体的三维形象的方法1700的一个实施例的图。根据本公开的装置100可以在确定位于基准面上的对象体的第一三维形象(例：2次三维形象)方面执行方法1700。根据本公开一个实施例的方法1700可以包括：向对象体照射一个以上的第一图案光的步骤S1710；捕获一个以上的第一反射光的步骤S1720；依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光的步骤S1730；变更第二图案光的光路以使与相位范围的各相位对应的光分散到达一部分区域的步骤S1740；捕获一个以上的第二反射光的步骤S1750；及/或基于一个以上的第一反射光及一个以上的第二反射光而确定对象体的第一三维形象的步骤S1760。
在步骤S1710中，装置100的一个以上的第一光源(例：图案光源210)可以向对象体照射一个以上的第一图案光(例：图案光212)。在步骤S1720中，图像传感器220可以捕获一个以上的第一图案光(例：图案光212)由对象体反射而生成的一个以上的第一反射光(例：反射光214)。
在步骤S1730中，第二光源(例：图案光源230)可以依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光(例：图案光232)。在步骤S1740中，光束分离器240及一个以上的透镜250可以变更一个以上的第二图案光(例：图案光232)的光路，以使与该相位范围的各相位对应的光分散到达对象体的上表面的一部分区域A。在步骤S1750中，图像传感器220可以捕获一个以上的第二图案光(例：图案光232)由一部分区域A反射而生成的一个以上的第二反射光(例：反射光234)。
在步骤S1760中，处理器310可以基于一个以上的第一反射光(例：反射光214)及一个以上的第二反射光(例：反射光234)而确定对象体的第一三维形象(例：2次三维形象)。
在一个实施例中，确定第一三维形象(例：2次三维形象)的步骤S1760可以包括：处理器310基于一个以上的第一反射光(例：反射光214)的由一个以上的第一图案光(例：图案光212)的相位变化各自而确定对象体的第二三维形象(例：1次三维形象)的步骤。另外，步骤S1760可以包括：处理器310从一个以上的第二反射光(例：反射光234)各自的光量值导出一个以上的第二反射光(例：反射光234)各自的相位值的步骤。另外，步骤S1760可以包括：处理器310基于相位值而确定对于基准面R的上表面的角度的步骤。另外，步骤S1760可以包括：处理器310基于上表面的角度补正第二三维形象(例：1次三维形象)表示的对象体的上表面而确定对象体的第一三维形象(例：2次三维形象)的步骤。
在一个实施例中，确定上表面的角度的步骤可以包括：处理器310基于相应相位值及关联信息而确定对于基准面R的上表面的角度的步骤。
在一个实施例中，装置100可以还包括一个以上的第三光源(例：照明光源1010)。另外，确定对象体的第二三维形象(例：1次三维形象)的步骤可以包括：处理器310基于一个以上的第一反射光(例：反射光214)的由一个以上的第一图案光(例：图案光212)的相位变化各自及一个以上的第三反射光(例：反射光1030)的由根据一个以上的波长的照明光1020的光量变化各自而确定对象体的第二三维形象(例：1次三维形象)的步骤。
在一个实施例中，方法1700还可以包括：第二光源(例：图案光源230)照射白色光1110的步骤；光束分离器240及一个以上的透镜250变更白色光1110的光路以使白色光1110到达上表面的步骤；及/或图像传感器220捕获白色光1110由上表面反射而生成的第四反射光(例：反射光1120)的步骤。
在一个实施例中，确定第二三维形象(例：1次三维形象)的步骤可以包括：处理器310基于一个以上的第一反射光(例：反射光214)的由一个以上的第一图案光(例：图案光212)的相位变化各自及第四反射光(例：反射光1120)的由白色光1110的光量变化，确定对象体的第二三维形象(例：1次三维形象)的步骤。
在一个实施例中，方法1700可以还包括：处理器310基于第四反射光(例：反射光1120)的由白色光1110的光量变化，导出上表面的反射率的步骤；及/或当上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，控制第二光源(例：图案光源230)以便依次照射一个以上的第二图案光(例：图案光232)的步骤。
图15是示出可以由根据本公开的装置1210执行的确定对象体上表面的角度的方法1800的一个实施例的图。根据本公开一个实施例的方法1800可以包括：依次照射一个以上的第一图案光的步骤S1810；变更第一图案光的光路，以使与相位范围的各相位对应的光分散到达一部分区域的步骤S1820；从第一装置获得对于一个以上的第一反射光的第一信息的步骤S1830；及/或基于第一信息而确定对于基准面的上表面的角度的步骤S1840。
在步骤S1810中，第一光源(例：图案光源1230)可以依次照射具有一个相位范围的一个以上的第一图案光(例：图案光1232)。在步骤S1820中，光束分离器(例：光束分离器1240)及一个以上的透镜(例：透镜1250)可以变更一个以上的第一图案光(例：图案光1232)的光路，以使与该相位范围的各相位对应的光分散到达上表面的一部分区域A。
在步骤S1830中，第一处理器(例：处理器1310)可以从第一装置(例：装置1220)获得对于一个以上的第一图案光(例：图案光1232)由一部分区域A反射而生成的一个以上的第一反射光(例：反射光1234)的第一信息(例：信息1270)。
在步骤S1840中，第一处理器(例：处理器1310)可以基于第一信息(例：信息1270)而确定对于基准面R的上表面的角度。
在一个实施例中，确定上表面的角度的步骤可以包括：第一处理器(例：处理器1310)从一个以上的第一反射光(例：反射光1234)各自的光量值导出一个以上的第一反射光(例：反射光1234)各自的相位值的步骤；及/或基于导出的相位值而确定对于基准面R的上表面的角度的步骤。
在一个实施例中，方法1800还可以包括：第一处理器(例：处理器1310)将指示上表面的角度的第二信息传递给第一装置(例：装置1220)的步骤。第二信息可以使用于供第一装置(例：装置1220)补正第一三维形象(例：1次三维形象)所表示的对象体的上表面而确定对象体的第二三维形象(例：2次三维形象)。
在一个实施例中，方法1800还可以包括：第一处理器(例：处理器1310)从第一装置(例：装置1220)获得指示对象体的第一三维形象(例：1次三维形象)的第三信息的步骤；及/或基于上表面的角度补正第一三维形象(例：1次三维形象)表示的对象体的上表面而确定对象体的第二三维形象(例：2次三维形象)的步骤。
在一个实施例中，方法1800还可以包括：第一光源(例：图案光源1230)还照射白色光的步骤；及/或光束分离器(例：光束分离器1240)及一个以上的透镜(例：透镜1250)变更白色光的光路以使白色光到达上表面的步骤。
在一个实施例中，方法1800可以还包括：第一处理器(例：处理器1310)控制通信接口1330，从第一装置(例：装置1220)获得指示上表面的反射率的第四信息的步骤；及/或当上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，控制第一光源(例：图案光源1230)以便依次照射一个以上的第一图案光(例：图案光1232)的步骤。
本公开的多种实施例可以由记录于机器(machine)可读记录介质(machine-readable recording medium)的软件体现。软件可以是用于体现前述本公开多种实施例的软件。软件可以由本公开所属技术领域的程序员从本公开的多种实施例推论。例如软件可以是机器可读的命令(例：代码或代码片段)或程序。机器为可根据从记录介质呼出的命令进行运转的装置，例如可以为计算机。在一个实施例中，机器可以是根据本公开实施例的装置100、1210。在一个实施例中，机器的处理器可以运行呼出的命令，以使机器的构成要素执行相当于该命令的功能。在一个实施例中，处理器可以是根据本公开实施例的一个以上的处理器。记录介质可以意指由机器读取的存储数据的所有种类的记录介质(recordingmedium)。记录介质例如可以包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、CD-ROM(只读光盘驱动器)、磁带、软盘、光数据存储装置等。在一个实施例中，记录介质可以为一个以上的存储器。在一个实施例中，记录介质也可以由在以通过网络连接的计算机系统等中分布的形态体现。软件可以在计算机系统等中分布存储、运行。记录介质可以为非暂时性(non-transitory)记录介质。非暂时性记录介质意指与数据半永久性或临时性存储无关地现实存在的介质(tangible medium)，不包括暂时性(transitory)传播的信号(signal)。
以上根据多种实施例，说明了本公开的技术思想，但本公开的技术思想包括在本公开所属技术领域的技术人员可理解的范围内可实现的多样置换、变形及变更。另外，这种置换、变形及变更应被理解为可以包含于附带的权利要求书内。

Claims (15)

1.一种确定位于基准面上的对象体的第一三维形象的装置，包括：
一个以上的第一光源，所述一个以上的第一光源向所述对象体照射一个以上的第一图案光；
第二光源，所述第二光源依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光；
光束分离器及一个以上的透镜，所述光束分离器及一个以上的透镜变更所述一个以上的第二图案光的光路，以使与所述相位范围的各相位对应的光分散到达所述对象体的上表面的一部分区域；
图像传感器，所述图像传感器捕获所述一个以上的第一图案光由所述对象体反射而生成的一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二图案光由所述一部分区域反射而生成的一个以上的第二反射光；及
处理器，所述处理器与所述一个以上的第一光源、所述第二光源及所述图像传感器电气连接；
所述处理器基于所述一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二反射光而确定所述对象体的所述第一三维形象。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述处理器，
基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自而确定所述对象体的第二三维形象，
由所述一个以上的第二反射光各自的光量值导出所述一个以上的第二反射光各自的相位值，
基于所述相位值而确定对于所述基准面的所述上表面的角度，
基于所述上表面的角度补正所述第二三维形象表示的所述对象体的上表面而确定所述对象体的所述第一三维形象。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，
还包括：存储器，所述存储器存储指示对于所述基准面的所述上表面的角度及所述一个以上的第二反射光各自的相位值之间关系的关联信息，
所述处理器基于所述相位值及所述关联信息而确定对于所述基准面的所述上表面的角度。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，
还包括：一个以上的第三光源，所述一个以上的第三光源朝向所述对象体，对于所述基准面以一个以上的角度分别照射根据一个以上波长的照明光，
所述图像传感器捕获所述根据一个以上波长的照明光各自由所述对象体反射而生成的一个以上的第三反射光，
所述处理器基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述一个以上的第三反射光的由所述根据一个以上波长的照明光的光量变化各自，确定所述对象体的所述第二三维形象。
5.根据权利要求2所述的装置，其中，
所述第二光源还照射单色光，
所述光束分离器及所述一个以上的透镜变更所述单色光的光路，以使所述单色光到达所述上表面，
所述图像传感器捕获所述单色光由所述上表面反射而生成的第四反射光，
所述处理器基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述第四反射光的由所述单色光的光量变化，确定所述对象体的所述第二三维形象。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，
所述处理器，
基于所述第四反射光的由所述单色光的光量变化而导出所述上表面的反射率，
当所述上表面的反射率为预先设定的基准反射率以上时，以依次照射所述一个以上的第二图案光的方式控制所述第二光源。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述一个以上的第一图案光各自是由具有向第一方向或垂直于所述第一方向的第二方向的图案的图案光以预先设定的相位间隔的整数倍相移而生成的图案光。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述一个以上的第二图案光各自是由具有向第一方向或垂直于所述第一方向的第二方向的图案的图案光以预先设定的相位间隔的整数倍相移而生成的图案光。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述图像传感器在所述对象体所在的所述基准面上区域的垂直上方，面向所述对象体配置。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述一个以上的第一光源各自以在所述基准面的上方朝向所述对象体沿着互不相同的光轴分别照射所述一个以上的第一图案光的方式配置。
11.根据权利要求4所述的装置，其中，
所述一个以上的第三光源各自包括多个照明光源，所述多个照明光源配置于所述基准面的上方，在平行于所述基准面的圆周上相互隔开安装。
12.根据权利要求2所述的装置，其中，还包括：
第一光圈，所述第一光圈使由所述第二光源照射的所述一个以上的第二图案光通过至所述光束分离器；及
第二光圈，所述第二光圈使由所述一部分区域行进的所述一个以上的第二反射光通过至所述图像传感器；
所述一个以上的第二反射光各自的光量值根据通过所述第一光圈并由所述一部分区域反射而通过所述第二光圈的光的光量而确定。
13.一种确定位于基准面上的对象体的第一三维形象的方法，包括：
一个以上的第一光源向所述对象体照射一个以上的第一图案光的步骤；
图像传感器捕获所述一个以上的第一图案光由所述对象体反射而生成的一个以上的第一反射光的步骤；
第二光源依次照射具有一个相位范围的一个以上的第二图案光的步骤；
光束分离器及一个以上的透镜变更所述一个以上的第二图案光的光路，以使与所述相位范围的各相位对应的光分散到达所述对象体的上表面的一部分区域的步骤；
所述图像传感器捕获所述一个以上的第二图案光由所述一部分区域反射而生成的一个以上的第二反射光的步骤；及
处理器基于所述一个以上的第一反射光及所述一个以上的第二反射光而确定所述对象体的所述第一三维形象的步骤。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
确定所述第一三维形象的步骤包括：
所述处理器，基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自而确定所述对象体的第二三维形象的步骤；
所述处理器由所述一个以上的第二反射光各自的光量值导出所述一个以上的第二反射光各自的相位值的步骤；
所述处理器基于所述相位值而确定对于所述基准面的所述上表面的角度的步骤；及
所述处理器基于所述上表面的角度补正所述第二三维形象表示的所述对象体的上表面而确定所述对象体的所述第一三维形象的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，还包括：
所述第二光源照射单色光的步骤；
所述光束分离器及所述一个以上的透镜变更所述单色光的光路以使所述单色光到达所述上表面的步骤；及
所述图像传感器捕获所述单色光由所述上表面反射而生成的第四反射光的步骤；
确定所述第二三维形象的步骤包括：所述处理器基于所述一个以上的第一反射光的由所述一个以上的第一图案光的相位变化各自及所述第四反射光的由所述单色光的光量变化而确定所述对象体的所述第二三维形象的步骤。
CN202080047550.2A 2019-06-28 2020-06-29 用于确定对象体的三维形象的装置及方法 Pending CN114096800A (zh)

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