TWI298097B - Method and apparatus for simultaneous 2-d and topographical inspection - Google Patents

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TWI298097B
TWI298097B TW093100562A TW93100562A TWI298097B TW I298097 B TWI298097 B TW I298097B TW 093100562 A TW093100562 A TW 093100562A TW 93100562 A TW93100562 A TW 93100562A TW I298097 B TWI298097 B TW I298097B
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Andrei Brunfeld
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1298097 玖、發明說明： 本申請案主張於2003年i月9日提出之第6〇/438,783號美 國臨時專利申請案之權利，其整體揭示内容以引用方式併 入本文。 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上係關於用於同時感測物體表面之不同特徵 的系統及方法，且尤其係關於可用於檢測表面以發現缺陷 之同時感測關於表面的二維資訊及地形資訊。 【先前技術】 在製造的各個階段使用自動光學檢測系統來檢測電路 (例如印刷電路板（PCB))之缺陷已爲吾人所熟知。在製造電 路中，於安裝電子設備（例如微晶片及其它半導體設備）之 前，一重要階段是於PCB上沈積焊錫膏。事實上，相當大 百分比的電子設備中之缺陷可歸結於與焊錫膏沈積相關問 題相關聯的缺陷。早期識別該等問題可爲電子設備製造商 帶來可觀的成本節約。 在判定焊錫貧沈積之品質時吾人公認若干因素，其包 括··焊接墊上的每一焊錫膏沈積的位置精度；焊錫膏沈積 的平均厚度；及每一焊錫膏沈積之量的差異。 因此，一種用於自動地光學檢測悍錫膏沈積的有效系統 應能夠精確地判定與其上已沈積有焊錫膏的印刷電路板之 表面相關的二維資訊以及地形資訊（不同位置的高度資訊） 中的兩者。需要高速地感測及處理此資訊，以便避免在將 電子組件總成於一總成電子電路設備上時形成瓶頸。
O:\90\90633.DOC 1298097 【發明内容】 根據本發明之一實施例的一廣泛之態樣，一系統使用單 感應器陣列來同時感測關於一表面之不同類型的資訊。 本發明尋求提供·· 一種用於同時獲取關於一表面之二維 及地形資訊的改良之系統，其尤其可用於檢測焊錫膏沈積 以發現缺陷。 本發明尋求提供：經配置以在非重疊的位置處同時感測 關於一表面之二維及地形資訊的裝置，該資訊被成像於一 單感應器陣列上。 本發明進一步尋求提供：用於同時感測關於一表面之二 維資訊及地形資訊的裝置，使用自一大體上垂直於該表面 之方向所提供的照明來感測地形資訊。 本發明進一步尋求提供：經配置以藉由適於感測關於表 面之二維資訊的照明來於一第一位置處照明該表面且藉由 適於感測地形資訊的照明來於一第二位置處照明該表面的 4置。用於感測一維賀訊的照明包含以多個角度來提供的 集中式照明。用於感測地形資訊的照明係沿一大體上垂直 於表面之方向提供。 本發明進一步尋求提供：經配置以藉由相干光來照明一 表面之設備，其可運行以自一相干光源產生一延伸源並接 著將來自該延伸源的光集中於該表面上。 本發明進一步尋求提供··用於感測關於一表面之資訊的 裝置，藉由發射自一雷射器的光來照明該表面，已將該光 有角度地擴張並隨後聚焦於該表面上。擴張及隨後的聚焦
O:\90\90633.DOC 1298097 減小了該雷射照明的相干性。藉由一具有多個像素的掃描 感應器陣列來成像該表面，使得該表面上的每一位置藉由 至少兩個像素順序地成像。組合來自至少兩個像素的感測 值，藉此增加一致性。 因此根據本發明之-實施例提供用於感測關於一表面 之資訊的裝置，其包括：經配置以獲取關於一表面之二维 資訊的複數個第-光學元件；經配置以獲取關於該表面之 地形資訊的複數個第二光學元件；配置該等複數個第一光 學兀件及複數個第二光學元件’以便同時提供二維資訊及 地形資訊至一單感應器陣列之至少部分地非重疊的部分。 各種子實施例包括下文中的一個或多個： 配置該等複數個第-光學元件以便自表面之第-部分獲 取二維資訊’而配置該等複數個第二光學元件以便自該表 面之第二部分獲取地形資訊。 該表面的第-部分與第二部分爲至少部分地非重疊。 該表面的第一部分包含該表面的一第一延伸區域，且該 表面的第一部分包含該表面的一第二延伸區域。 一位移器運行以在獲取二維資訊時於表面與複數個第— 光學元件之間提供相互位移。
一於其上獲取二維資訊的表面之第一部分包含該表面之第 延伸區域，且於复卜僅W L 入 ^又也形負訊的表面之第二部分包 3與違第一延伸區域至少 北田 伸區域。 彳刀地非重登的該表面之第二延 5亥位移為進一步運；u户從lx· 連丁以在獲取地形資訊時於表面與複數
O:\90\90633.DOC -9- 1298097 個第二光學元件之間提供相互位移。 該等複數個第一光學元件包含一與該等複數個第二光學 元件共用的成像透鏡。配置該成像透鏡，以接收所獲取的 二維資訊及所獲取的地形資訊。 該成像透鏡可運行以於感應器上産生該表面之第一部分 的影像’以獲取對應於該第一部分之二維資訊，且可運行 以産生位於該表面之第二部分處的一照明線的影像，以獲 取對應於该第二部分之地形資訊。 配置複數個第一照明光學元件，以藉由適於獲取關於該 表面之二維資訊的照明來照明該表面之第一部分，且配置 複數個第二照明光學元件，以藉由適於獲取關於該表面之 地形資訊的照明來照明該表面之第二部分。 忒等複數個第一照明光學元件包括經配置以提供照明的 至少一光發射器，其中至少某些照明來自於關於一第一軸 線的第-會聚角之範圍内，且額外的照明來自於關於該第 一軸線的第二會聚角之範圍内。 5亥至少一個光發射器包括複數個雷射二極體。 照明光學元件包括一擴散器，其沿著大體垂直於第一轴 線之第二軸線來擴散來自該至少—個光發射器的光。 該擴散器包括一雙凸透鏡陣列。 該等複數個第二昭明本與士从A 1 ^…、明九學疋件包括：經配置以自一大體 上垂直於表面的方向昭明兮志& Π…、月該表面上一線性區域的至少一光 發射器。 該至少 光發射器包括至少一發射結構光的雷射發射
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配置複數個第一来學分A 尤予凡件，以自一大體上垂直 的方向觀察該表面之第一部分。 配置^炅數個第二^ 一 子兀件’以自一關於該表面成角度的 方向觀察該表面之第二部分。 藉由於關於4表面成複數個角度而提供的照明，來照明 該第一部分。 Μ 大體上垂直於表面的方向而提供的照明，來照 明該第二部分。 第-部分與單錢器陣狀間的光㈣料於第二部分 與該單感應器陣列之間的光徑距離。 因此根據本發明之另一實施例提供用於感測關於一表 面之貝訊的裝置’纟包括：經配置以獲取關於一表面之二 維資訊的複數個第-光學元件；及經配置以在獲取該二維 資訊時獲取關於該表面之地形資訊的複數個第二光學元 件；該等複數個第二光學元件包括一自一大體上垂直於表 面之方向來照明該表面之第二部分的照明器。 各種子實施例包括下文令之一個或多個·· 配置複數個第一光學元件，以自一大體上垂直於表面的 方向獲取二維資訊。 配置複數個第二光學元件，以自一大體上非垂直於表面 的方向獲取地形資訊。 複數個第一光學元件及光束組合器界定了第一光徑，其 用於自一大體上垂直於表面的方向觀察該表面之第一部 O:\90\90633.DOC -11 - 1298097 分；且複數個第二光學元件及光束組合器界定了第二光 徑，其用於自一大體上非垂直的角度觀察該表面之第二部 分。 該至少一感應器感測關於表面之資訊，且一位移器可運 行以在5亥感應為正感測該資訊時使該表面與該感應器關於 彼此産生位移。 該表面的第一部分與第二部分爲大體上爲非重疊的。 該至少一感應器包含一單感應器陣列，該單感應器陣列 可運行以在該感應器陣列中的第一位置處感測對應於第一 P刀之一、准> 5孔，且可運行以在該感應器陣列中的第二位 置處感測對應於第二部分之地形資訊。該第一位置大體上 與該第二位置非重疊。 因此，根據本發明之另一實施例提供用於照明一表面以 同日才感測關於該表面之二維及地形資訊的裝置，該裝置包 括·第一照明源，其藉由適於感測關於表面之二維資訊 的第-知、明來照明該表面之第一部分，該第一部分沿一第 一軸線延伸，該第一照明自關於與第一軸線相交之第二軸 線的至少兩個不同角度範圍之内照射該表面；及一第二照 明源，其藉由適於感測關於表面之地形資訊的第二照明來 照、明絲面之第二部分，該第二部分沿該第一軸線延伸， 乂第一…、月自關於該第二軸線的垂直於該表面的方向來 照射該表面。 各種子實施例包括如下文中的一個或多個： 第部分與第二部分爲非重疊的。
O:\90\90633.DOC -12- 1298097 第一部分之沿著第二軸線的寬度尺寸比第二部分之沿著 該第二軸線的寬度尺寸更寬。 ° 」亥等至少兩個不同的角度範圍之中的第一角度範圍與該 等至夕兩個不同的角度範圍之中的第二角度範圍非重疊。 因此，根據本發明之另一實施例提供用於藉由相干光照 Y表面的裝置，其包括：一發射相干光的發射器；-將 猎由該發射器所發射之光準直的準直透鏡；-接收該經準 直之光並將該經準直之光散佈於沿著第—軸線的多個位置 中的每-位置處的第一擴散器；及一自該擴散器接收光並 將光集中於一表面上的柱面透鏡。 因此，根據本發明之另一實施例提供用於感測關於一表 面之:貝汛的裝置’丨包括··至少-發射相干光之燈；一擴 散器，其經配置以接收該相干光並輸出看似自該擴散器上 多個位置所發射的光，其中以複數個方向輸出位於每一位 置處的光；一透鏡，其經配置以自該擴散器接收光且將該 光集中於一表面上；及一包括多個感應器元件的感應器陣 列，配置該陣列使得藉由至少兩個感應器元件來順序地感 測表面上的一位置。 本發明之各種子實施例包括下文中的一個或多個·· 該燈包括一雷射器。 該雷射器包含二極體雷射器。 该擴散器包含一沿著第一軸線而非沿著正交於該第一軸 線的第二軸線來擴散相干光的雙凸透鏡陣列。 4透鏡包含一沿著第一轴線來聚焦來自擴散器之光的柱 OA90\90633.DOC -13- 1298097 面透鏡。 該柱面透鏡包含一費涅透鏡。 該感應器陣列包含一 CMOS(互補金氧半導體）感應器陣 列。 3 CMOS感應器陣列包含一經組態以記憶體整合運行模 式來運行的感應器陣列。 【實施方式】 參看圖1A，其爲根據本發明之一實施例的用於感測一表 面12之多個特徵的系統1〇的簡化圖形說明，且參看圖iB， 其爲圖1A之系統的簡化側視圖示及光線跡線（ray trace)。系 統1 〇可運行以感測表面12之2-D及地形特徵，且大體上包 括、座配置以獲取關於一表面之二維（2-D)資訊的複數個第 光學元件’及經配置以獲取關於該表面之地形資訊的複 =個第二光學元件。配置該等複數個第一及複數個第二光 予兀件，以同時將二維資訊及地形資訊提供至一單感應器 陣列14，該單感應器陣列14感測輸入之資訊並輸出一包括 表面12之2-D記錄及地形記錄的電子檔案15。藉由一可運行 、刀析。亥榀案以便疋位表面丨2上之缺陷的缺陷分析器1 $來 接收該電腦檔案丨5。
於感測2-D 在圖1Α中，可以看出某些光學元件中專門用 特徵’某些光學專η用於感測地形特徵，@某些該等光學 元件既用於感測2_D特徵又用於感測地形特徵。然而，此： 置係以實例的方式給出且可採用其它合適的光學元件之 合。舉例而言，可配置光學元件使得光學元件專用於感測 O:\90\90633.DOC -14- 1298097 2 D貝Λ或地形資訊其中之任一種，或使得系統中的所有光 學元件既用於感測2姆訊又用於感測地形資訊。 根據本發明之—實施例，將系統1G用於檢測處於製造中 的電路（例如，印刷電路板）上的焊錫膏沈積丨6。舉例而言， 在^電子組件（例如積體電路）總成於印刷電路板上之前Y沈 積焊錫用。典型地將感應器陣列丨4的輸出（例如電子檔案15) 提供至-可運行以分析該等輸出並指示焊㉟膏沈積中之缺 fe的缺陷偵測電腦18。在用於檢測焊錫膏沈積之應用中， 缺陷可包括（舉例而言且不加限制）··位置不合適的焊錫膏沈 積、高度尺寸不合適的焊錫膏沈積及焊錫膏的量不足的焊 錫膏沈積。 如在圖1A中所見，系統1〇於感應器14處同時獲取表面^ 之第一部分20的2-D影像與表面12之第二部分22的獨立地 形資訊（例如高度分佈）兩者。根據本發明之一實施例，提供 一位移器（未圖示）以在獲取關於表面12之2-；〇及/或地形資 訊時，使表面12與系統1〇關於彼此相互位移，例如箭頭24 所指示。因此，應瞭解，雖然個別的第一部分2〇及第二部 刀22僅覆蓋表面12之一部分，但是藉由使系統1〇與表面12 關於彼此位移，可獲取整個表面的2_D資訊及地形資訊。可 以單行（single swath)或多行之方式來獲取資訊，例如以螺 旋形圖案。 本發明之一實施例的一特點在於：使用單感應器陣列14 來感測2-D資訊與地形資訊兩者。使用（例如）感應器的單列 或多列之任一方式，在感應器陣列14上的第一位置26處的 O:\90\90633.DOC -15- 1298097 -列或多列像素處感測2_D資訊。藉由三角測量，使用感應 器陣列14上的第二位置28處的料列像素來感測地形資 訊。位置28處的每-列像素指示一位於給定側向位置處的 表面高度。 如在圖1A中所見，界定了表面12上之第一延伸區域的第 -部分20與界定了表面12上之第二延伸區域的第二部㈣ 於表面12上彼此相互分離，且至少爲部分非重疊。同樣， 在感應器陣列14上，第二位置28自第一位置％分離；且感 應陣列14上的該等兩個位置26及28至少爲部分非重疊 的。合適的感應器陣列爲高速CM0S類感應器，例如可獲2 美國愛達4州Micron Technologies公司成像部（the imaging division 〇f Micron Techn〇1〇gies，⑽ 〇f Idah〇，仍⑸的 MV10 一型或MV40型CMOS光感應器陣列。在本發明之一實 施例中，自CMOS感應器中選定的像素讀取資訊。因此，根 據系統設計’可能無須使用感應器陣列中的所有像素。實 際上僅讀取感測2-D及地形資訊所需之像素，藉此加速了資 訊感測。 ' 根據本發明之一實施例，以記憶體整合運行模式來運行 的感應器陣列14感測2-D資訊。在記憶體整合運行模式中， 在掃描期間順序地獲取並數位化多個部分重叠影像。將节 等數位影像順序地添加至記憶體，且將來自部分重疊影像 中對應位置的數位像素值加到一起，以生成一複合影像。 在於2002年6月21曰申請之題爲’’用於掃描系統之光學减鹿 器陣列（Optical Sensor Array for Scanning Systems)"的同在 O:\90\90633.DOC -16 - 1298097 申請中的美國專利申請案10/176,003(其揭示内容之全文併 入本文）中更詳細地描述了以記憶體整合運行模式來運行 的CMOS感應器。如此項技術中已知，可使用感測2-d資訊 的其它合適形態。 使用三角測量技術來獲取地形資訊，其較佳使用沿一大 體垂直於表面12的軸線提供之照明。 藉由將表面12上的個別部分20及22分離（於該等部分感 測2-D資訊及地形資訊），可在每個部分處最優化用於感測 2-D及地形資訊的照明。藉由使用一單感應器陣列14並結合 經適當校正且校直的光學器件來感測關於表面12之2資 訊與地形資訊兩者，2-D資訊與地形資訊可保持高度精確的 校直，藉此允許了 2-D資訊與地形資訊之間的高度準確的相 關聯。此外，使用單感應器來同時感測2_d及地形資訊導致 了與其它獲取2-D及地形資訊兩者之系統比較而言減少之 成本。 根據本發明之一實施例，因此將兩條資訊通道r多路傳 輸」於相同的感應器陣列上，其中，一條資訊通道用於2-1) 資訊而另一條資訊通道用於地形資訊。在圖1A及1B所示之 實施例中，藉由空間地分離個別2-D通道及地形通道來達成 多路傳輸。如在圖1A及1B中所見，沿獨立光路徑40及42提 供照明’以照明表面12之空間獨立部分2〇及22。一鏡面30 及一光束組合稜鏡32將分別來自部分20及22的2-D及地形 資訊同時傳遞至成像透鏡44，並最終傳遞至感應器陣列 14。應注意的是：根據本發明之一實施例，儘管於部分2〇(於 O:\90\90633.DOC -17- 1298097 此處感測2-D資訊）與部分22(於此處感測地形資訊）之間存 在空間分離，但部分2〇與感應器陣列14之間的光徑長度等 於部分22與感應器陣列14之間的光徑長度。 如將在下文中進一步描述，視情況可使用各種替代方法 來完成個別2-D與地形資訊通道的分離，該等替代方法包括 (而不限於）：藉由不同波長之照明、藉由偏振或藉由時分多 路傳輸（time-multiplexing)。 根據本發明之一實施例，表面12大體被水平安置，成像 透鏡44亦如此。照明該等表面12之兩個細長部分，其中表 示爲20的部分用於2-D成像，而表示爲22的部分用於藉由三 角測量獲取高度分佈。 如於圖1A及1B中所見，沿光路徑4〇所提供的照明以尤其 適於感測2-D資訊之方式來照明部分2〇。光路徑4〇包括至少 一高亮度燈50，合適地爲一個或多個二極體或雷射二極 體，以輸出光束52。光束52穿過一運行以將光束52準直的 準直透鏡53，並照射於一菱形稜鏡54之頂點。光束52被分 爲兩個空間分離的光瓣56及58。每個光瓣56及58均穿過一 柱面透鏡60 ’該柱面透鏡6〇引導光瓣56及58以使其各自一 角度會聚於表面12，藉此在該等光瓣之間界定一楔形間隙 62 〇 藉由用於提供至少一第一外側光束72之至少一第一外側 燈70及用於提供至少一第二外側光束76之至少一第二外側 燈74，沿光路徑4〇提供額外的照明。燈7〇及74合適地爲高 亮度燈，合適地爲二極體或雷射二極體。光束72穿過經圖
O:\90\90633.DOC -18- 1298097 形“述爲透鏡8G的-個或多個透鏡，及—光束導向棱鏡 82，以自位於光瓣58之外侧的角度範圍來照明部分2〇。光 束76同樣穿過經圖形描述爲透鏡料的一個或多個透鏡，及 一光束導向稜鏡86，以自位於光瓣56之外側的角度範圍來 照明部分20。 因此，自圖1A及1B可注意到：藉由自關於一垂直於表面 12之軸線的第一角度範圍内所提供的照明，及藉由自一比 該第—角度範圍角度更鈍的第二角度範圍内所提供的額外 ”贫明，來照明部分20。該角度配置較佳爲大體上關於該垂 直軸線對稱。 如於圖1A及1B中所見，將鏡面30安置於介於光瓣56與58 之間的間隙62中，以便觀察經光瓣56與58及光束72與76所 照明的部分20。鏡面30可包括任何合適的反射表面，例如 錢銀玻璃或一角度合適的稜鏡之鍍銀或未鍍銀之面。來自 部分20的光被鏡面3〇接收，並於一由一前表面64及一後表 面66所界定的位置處穿過光束組合稜鏡32，該等前表面64 及後表面66大體上爲彼此平面平行。因此，成像透鏡44可 觀察部分20，且在感應器陣列14上於位置26處形成部分20 的影像。 根據本發明之一實施例，沿光路徑42來照明部分22。於 部分22處’沿一大體上垂直於表面12的軸線來提供一細長 照明光束。光路徑42包括至少一高亮度燈90，合適地爲一 個或多個二極體或雷射二極體，以輸出一沿其整個長度具 有大體上均勻的強度之結構光束92。光束92穿過一潛望鏡 O:\90\90633.DOC -19- 1298097 94，其可運行以轉移光束92以便沿一大體上垂直於表面12 的軸線來照明表面12之適當的部分。合適的照明器包括可 獲自StockerYale公司的LaserisTM結構光産生器（LaserisTM structured light generator) 〇 尤其如圖IB所示，使光束組合稜鏡32之一輸入小面96形 成角度，以接收當被光束92照明時自部分22所接收的成角 度之光輸入98。該成角度之光輸入98於光束組合稜鏡32之 内藉由後表面66經由完全内部反射而被反射，且隨後藉由 頂表面100反射而穿過後表面66以照射至成像透鏡44上。因 此，透鏡44可額外地觀察部分22，且於感應器陣列14上在 位置28處形成表面12上的光束92之影像。 根據本發明之一實施例，後表面6 6最初藉由完全内部反 射來反射成角度之光輸入98。然而，頂表面1〇〇之角度不足 以進行完全内部反射。因此，將銀或其它合適的反射塗層 施用於頂表面100上。一旦經頂表面1〇〇反射，光輸入即穿 過後表面66。 根據本發明之一實施例，組態及設計系統1〇中的光束組 合稜鏡32及光學組件之相對位置，以在感應器與部分2〇及 22之間提供一光徑，使得部分2〇之2-D影像及部分22之地形 高度分佈兩者均同時在感應器陣列14上的位置26及28處聚 焦。 Λ 現參看圖2A-2D，其爲用於在分離的位置處同時感測表 面之2-D及地形資訊的設備之簡化架構的側視圖示。該等架 構構成可運行以自表面之空間分離部分獲取多重資訊（例
O:\90\90633.DOC -20- 1298097 如2-D資訊及地形資訊）之設備的替代組態。圖2A-2D僅展示 了同時感測多重資訊。未展示與其相關聯的照明設備。在 圖2A-2C中所見之每個設備中，均提供鏡面以反射該等個別 2-D及地形感測通道中的每個内的感測之資訊。於圖2D中， 提供一稜鏡以導引該等個別2-D及地形感測通道中的每個 内的感測之資訊。該感測之資訊被導引至相同的透鏡11 0， 其將該感測之資訊傳遞至位於一影像平面内的相同的感應 器。 現參看圖3，其爲用於在分離的位置處同時感測表面之 2-D及地形資訊的另一設備120之簡化架構的側視圖示。於 圖3中’僅展示了主光線，且僅展示了於其中感測地形資訊 之通道的照明源。 使用一合適的光束組合器122來組合來自個別2-J)及地形 資訊通道的資訊，該光束組合器122可爲（例如）：部分反光 鏡、光栅（grating)、二向色濾光片、或具有_允許感測之2_D 資訊穿過該光束組合器之孔的完全反光鏡。 根據本發明之一實施例，光束組合器爲二向色濾光片。 使用不同波長的光來完成對該等個別^^與地形通道的分 離。應瞭解，如圖3中所見，以此方式，空間地分離感測2_D 及地形資訊所在的表面212之個別部分，然而當色彩地分離 (chromatically separate(i)時，空間分離的重要性降低，且無 須空間分離即可完成對2-D及地形資訊的同時感測。 現參看圖4，其爲一適用於圖1A之系統中的照明系統 之簡化圖形說明；參看圖5A ’其爲圖4之照明系統的簡化側
O:\90\90633.DOC -21 - 1298097 視圖示；及參看圖58，其爲圖4之照明系統的簡化前視圖 示。系統4〇〇沿兩條光路徑傳遞照明。第一路徑41〇對應於 圖1A及1B中用於藉由適用於感測關於表面之2 _ d資訊的照 明來照明表面12之一部分的路徑4〇。第二路徑412對應於圖 1A及1B中用於藉由適用於感測關於表面12之地形資訊的 明來照明表面12之一部分的路徑4 2。 系、’先400使用雷射二極體來傳遞高亮度照明。系統4〇〇之 一特點爲：組態及配置各種光學元件以將大體上均一的且 角度分佈均勻的集中式照明傳遞至經照明之區域。位於該 等經照明區域中的每個位置大體上自—實際上充當延伸光 源的雷射光源中之多個位置處接收光。因此每個點位置接 收看似發源於多個位置的雷射光。如於圖4_5B中所見，根 據本發明之一實施例來組態光學元件的一個結果是：儘管 ,用高亮度雷射器輸出高度相干光，但通常與高度相干的 聚焦照明相關聯的有問題的斑點（speckle)得以顯著減少s 此外，位於經照明之部分42〇中的每一個位置42〇(圖5 A及 5B)自多個照明角度來接收照明，此對2_d成像是有利的。 士於圖4中所見，一提供適於感測2資訊之照明的光路 徑410包括：中心安置的兩個雷射二極體45〇，其每一個均 輸出光束452，沿二極體45〇之第一側安置且輸出光束472 的四個田射一極體470 ;及沿二極體45〇之第二侧安置且輸 出光束476的額外的四個雷射二極體474(圖5A)。 光束452之每一條均穿過一準直透鏡453。光束472之每一 條均穿過一準直透鏡473，且光束476之每一條均穿過一準
O:\90\90633.DOC -22- 1298097 直透鏡477。準直透鏡453、473及477爲（例如）球面透鏡，藉 由一透光支撐體479將其固持在適當的地點。每個準直透鏡 均將與該透鏡相關聯的一光束452、472及476準直。 根據本發明之一實施例，將擴散器480(例如一由複數個 圓柱區段482所界定的雙凸透鏡陣列）安置於準直透鏡453 之下游以接收光束452、472及476。於圖4-5B中所見之實施 例中，配置該雙凸透鏡陣列，使得沿掃描方向校直每個圓 柱區段482之軸線，藉此使每一光束452、472及476僅於橫 穿掃描方向中而非於掃描方向中扇狀散開，如圖5A及5B中 所描述。 由個別雷射二極體450所輸出的光束452之每一條均照射 至菱形稜鏡454之頂點。因此藉由菱形稜鏡將光束452分裂 成兩條空間分離之光瓣456及458。 使均已於橫穿掃描方向中擴散的光瓣456與458及光束 472與476之每一個均穿過一經組態以於橫穿掃描方向中而 非於掃描方向中聚焦光束的透鏡490，如圖5A及5B中所描 述。透鏡490可爲任何合適的柱面透鏡，例如一具有合適柱 面橫截面的費涅透鏡，如於圖5A及5B中所見。 於費涅透鏡490之下游，光瓣456及458穿過一柱面透鏡 460，該柱面透鏡460沿位於橫穿掃描方向中的一軸線延 伸，其可運行以於掃描方向中聚焦光瓣以便照射至表面412 上的位置420處。於柱面透鏡之下游，光瓣456及458各自穿 過一使光瓣456及45 8於掃描方向中而非於橫穿掃描方向中 擴張的對應之擴散器494及496，例如全息擴散器 O:\90\90633.DOC -23- 1298097 伽i〇graphlc dlffuser) ’使得光瓣作爲每一條均具有可根據 設計參數所選擇之有限厚度及位置42〇所要之寬度的光線 而照射至位置420。如於圖5八中戶斤見，每個光瓣均會聚以照 明部分420。因此，在光瓣454與456之間形成—位於掃描方 向中的楔形間隙462。 至於光束472’於費涅透鏡49〇之下游，光束穿過一於 橫穿掃描方向中進一步擴散並均勾化該光束的第一擴制 442(例如一全息擴散器），且穿過一於掃描方向中聚焦光束 的柱面透鏡444。稜鏡料2偏轉光束472，且隨後，一附 著至稜鏡482之-出π面以於掃描方向中擴張該光束的掃 描方向擴散器484(例如-全息擴散器）於掃描方向中擴散光 束472。該經擴張之光束472自一處於光瓣祝之外側的角度 照射至位置420。 #至於光束476,於費涅透鏡49〇之下游，光束472穿過一於 棱穿掃描方向中進-步擴散並均句化該光束的第—擴散器 542(例如-全息擴散器）’且穿過—於掃描方向中聚焦光束 476的柱面透鏡544。稜鏡586偏轉光束476，且隨後，一位 於稜鏡586之下游以於掃描方向中擴張光束^的掃描方向 擴散器584(例如-全息擴散器）於掃描方向中擴散該光束 476 °違經擴張的光束476自—處於光瓣458之外側的角度照 射至位置420。 應庄思圖4及5A中描述的實施例中之光束及476之個 別光學路徑並非爲幾何學對稱的，儘管其較佳爲光學對稱 的已關於透鏡444及稜鏡482移動了透鏡544及稜鏡586之
O:\90\90633.DOC -24- 1298097 個別位置，以便容納用於感測關於表面412之地形資訊的對 部分422之照明。 自上文中應瞭解：於掃描方向中，藉由提供來自光瓣祝 與458及光束472與476之每_個的自至少相大體方向提供 的光來照明部分420。每個位置42〇額外地接收於光瓣456 與458及光束472與476所提供的該等大體方向之每一個方 向中以掃描方向中的複數個角度而提供的照明。因此於掃 描方向中，藉由光瓣456與458以相對銳的照明角度提供 光，而藉由光束472與476以相對鈍的照明角度來提供額外 的光。 於橫穿掃描方向中，配置透鏡及擴散器，使得將雷射光 作爲一自多個方向提供集中光的虛擬延伸源（vinual extended source)來提供。本發明之一實施例的一特點爲： 避免了垂直於表面412的照明。於掃描方向中，藉由控制光 瓣456及458照射於表面之幾何角度，來避免垂直於表面的 照明。於橫穿掃描方向中，藉由合適的擴散器光學設計及 缉射一極體之個別位置來控制照明角度及避免垂直照明角 度。 參看圖4及5A，沿大體上對應於圖丨八及⑺中的光路徑42 之光路徑412來照明部分422。於部分422處沿一大體上垂直 於表面412的軸線提供一細長照明光束。光路徑412包括至 少一高亮度燈590,其合適地爲一個或多個雷射二極體，以 輸出/σ其整個長度具有大體上均勻的強度之結構光束 592。光束592穿過一柱面透鏡593及一潛望鏡594，其可運
O:\90\90633.DOC -25- 1298097 行以轉移光束592以便沿一大體上垂直於表面412的軸線來 照明表面412之適當的部分。合適的照明器包括可獲自 StockerYale公司的LaserisTIV^#構光産生器。 現參看圖6A及6B，其爲一用於在一單感應器陣列上同時 感測2-D及地形資訊的成像透鏡6〇〇的光線跡線。圖6A爲透 鏡600的頂視圖及圖6B爲透鏡6〇〇的側視圖。 將待感測的表面表示爲參考數字612。於表面612之部分 620處感測2-D資訊，並將其成像至感應器614上的位置626 處。於表面612之部分622處感測地形資訊，並將其成像至 位置628處。如於圖6A及6B中所見，感測之2-D資訊及感測 之地形資訊兩者均穿過對應於圖1A& 1B中之光束組合器 32的光束組合器632。儘管部分62〇與622自彼此之間分離， 且藉由相同的成像透鏡6〇〇成像至相同感應器陣列上的獨 立位置，但是組態光學元件以保持相等的光徑長度。 成像透鏡600包括··一包含球面透鏡元件的第一透鏡陣列 630及包含柱面透鏡元件的第二透鏡陣列640。因此， 第一透鏡陣列包括··一第一球面透鏡652，一位於第一球面 透鏡下游的第二球面透鏡654, 一孔656，一位於孔656下游 的第二球面透鏡658，及一位於第三球面透鏡658下游的第 四球面透鏡660。因此，第二透鏡陣列包括一第一柱面透鏡 670及一第二柱面透鏡672，藉此於個別掃描方向及橫穿掃 描方向中提供不同的放大能力。 熟習此項技術者可瞭解本發明不受上文特定展示及描述 的内容之限制。相反，本發明包括該等内容之修改及變化，
O\90\90633.DOC -26 - 1298097 _習此項技術者閱讀上述描述後即可發現該等修改及變 化’且其不屬於先前技術。 【圖式簡單說明】 結合圖式’自上文詳細描述將可更完全地理解及瞭解本 發明，圖式中： 圖1A爲根據本發明之一實施例之用於感測表面之2_D及 地形資訊的系統之簡化圖形說明； 圖1B爲圖1A之系統的簡化側視圖示及光線跡線； 圖2A-2D爲用於在分離的位置處同時感測表面之2_d及 地形資訊的設備之簡化架構的側視圖示； 圖3爲用於在分離的位置處同時感測表面之2_D及地形資 訊的另一設備之簡化架構的側視圖示； 圖4爲可用於圖1A之系統中的照明系統的簡化圖形說明； 圖5 A爲圖4之照明糸統的簡化側視圖示及光線跡線； 圖5B爲圖4之照明系統的簡化前視圖示及光線跡線；及 圖6A及6B分別爲根據本發明之一實施例之用於在相同 感應器上同時成像2-D及地形資訊的光學系統的頂視及側 視光線跡線。 【圖式代表符號說明 10 系統 12 表面 14 單感應器陣列 15 電子檔案 16 焊錫膏沈積 DOC -27- 1298097 18 缺陷分析器 20 第一部分 22 第二部分 24 箭頭 26 第一位置 28 第二位置 30 鏡面 32 光束組合棱鏡 40、 42 光路徑 44 成像透鏡 50 高亮度燈 52 光束 53 準直透鏡 54 菱形稜鏡 56、 58 光瓣 60 柱面透鏡 62 楔形間隙 64 前表面 66 後表面 70 第一外側燈 72 第一外側光束 74 第二外側燈 76 第二外側光束 80、 84 透鏡 O:\90\90633.DOC -28- 1298097 82、86 光束導向稜鏡 90 高亮度燈 92 結構光束 94 潛望鏡 96 輸入小面 98 成角度之光輸入 100 頂表面 110 透鏡 120 設備 122 光束組合器 212 表面 400 照明系統 410 第一光路徑 412 第二光路徑/表面 420 部分/位置 422 部分 442 、 542 第一擴散器 444 、 544 柱面透鏡 450 、 470 、 474 雷射二極體 452 、 472 、 476 光束 453 、 473 、 477 準直透鏡 454 菱形稜鏡 456 、 458 光瓣 460 柱面透鏡 O:\90\90633.DOC -29- 1298097 462 楔形間隙 479 透光支撐體 480 擴散器 482 圓柱區段/棱鏡 482 > 586 稜鏡 484 、 584 掃描方向擴散器 490 費涅透鏡 494 、 496 擴散器 590 而亮度燈 592 結構光束 593 柱面透鏡 594 潛望鏡 600 成像透鏡 612 表面 614 感應器 620 > 622 部分 626 、 628 位置 630 第一透鏡陣列 632 光束組合器 640 第二透鏡陣列 652 第一球面透鏡 654 第二球面透鏡 656 子L 658 第三球面透鏡 O:\9O\90633.DOC -30- 1298097 660 第四球面透鏡 670 第一柱面透鏡 672 第二柱面透鏡 O:\90\90633.DOC "31

Claims (1)

129 了00562號專利申請案 成Γ日銳)正替換頁1 中文申請專利範圍替換本(96年12月） 拾、申請專利範圍： 1 · 一種用於感測關於一表面之資訊的裝置，其包含： 經配置以獲取關於一表面之二維資訊的複數個第一光 學元件； 經配置以便獲取關於該表面之高度輪廓資訊的複數個 第二光學元件； 配置該等複數個第一光學元件及該等複數個第二光學 元件以同時提供該二維資訊及該高度輪廓資訊至一單 感應器陣列之至少部分地非重疊部分； 經配置以藉由適於獲取關於該表面之二維資訊的照明 來照明該表面之該第一部分的複數個第一照明光學元 件；及 經配置間由適於獲取關於該表面之高度輪廓資訊 照明來照明該表面之該第二部分的複數個第二照明光 元件’其中該等複數個第二照明光學元件包含經配置 自大致上垂直於該表面之方向來照明該表面上一線, 區域的至少一光發射器。 2·如申請專利範圍第！項之奘番 图乐㉟之裝置，其中配置該等複數個第- ，^件以自該表面之—第—部分獲取該二維資訊，^ 该等複數個第二光學元件自 高度輪廓資訊。表面之—弟二部分獲取言 3. 4. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中該表面之該第 與該表面之該第三部分爲至少部分地非重叠。 如申請專利範圍第3項之裝置，其中該表面之 一部分 一部分 O:\90\90633-961204.DOC 1298097 年心月i-日修(更)正替換頁 且該表面之該第二部分 包含該表面的一第一延伸區域， 包含該表面的一第二延伸區域。 5· 7. =請專利範圍第2項之裝置，其中介於該第一部分與該 早：應器陣列之間的一光徑距離等於介於該第二部分與 该早感應器陣列之間的一光徑距離。 如申請專利範圍第丨項之裝置，其進一步包含： 可運行以在獲取該二維資訊期間於該表面與該等複 數個第一光學元件之間提供相互位移之位移器。 如申請專利範圍第6項之裝置，其中於其上獲取二維資訊 的該表面之一第一部分包含該表面之一第一延伸區域， 且於其上獲取高度輪廓資訊的該表面之一第二部分包含 與該第一延伸區域至少部分地非重疊的該表面之一第二 延伸區域。 8·如申凊專利範圍第6項之裝置，該位移器可進一步運行以 在獲取該高度輪廓資訊期間於該表面與該等複數個第二 光學元件之間提供相互位移。 9·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中該等複數個第一光學 元件包含一與該等複數個第二光學元件共用的成像透 鏡，該成像透鏡接收所獲取之二維資訊及所獲取之高度 輪廊資訊。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該成像透鏡可運行以 於該感應器上産生該表面之一第一部分的一影像，以供 獲取對應於該第一部分之二維資訊，且可運行以産生位 於該表面之一第二部分處的一照明線的一影像，以供獲 O:\90\90633-961204.DOC -2 - 1298097 於年仏月r日修(更)正替換頁 取對應於該第二部分之-高度輪廓資訊。 11.如申明專利範圍第丨項之裝置，其中該等複數個第一照明 光子70件包含經配置以提供照明的至少一個光發射器， 其中至J $些照明來自_關於一第一轴線的第一會聚角 犯圍内’且額外的照明來自一關於該第一軸線的第二會 聚角範圍内。 光發射器 12·如申請專利範圍第11項之裝置，其中該至少 包含複數個雷射二極體。 13.如申β專利範圍第12項之裝置，#中該等照明光學元件 包含一擴散器，其沿著一大體垂直於該第一轴線的第二 軸線擴散來自該至少一光發射器的光。 Μ·如申請專利範圍第13項之|置，丨中該擴散器包含一雙 凸透鏡陣列。 15. 如申請專利範圍第1項之梦罟，使& # s , 貝I裝置，其中該至少一光發射器包 含發射結構光的至少一雷射發射器。 配置該等複數個第一 表面的方向觀察該表 16.如申請專利範圍第1項之裝置，其中 光學元件，以自一大體上垂直於該 面之一第一部分。 17. 如申請專利範圍第16項之以，其中配置該等複數個第 二光學元件，以自—關於該表面成角度之方向觀察該表 面之一第二部分。 18.如申請專利範圍第17項 之複數個角度所提供的 19·如申請專利範圍第17項 之裝置’其中藉由以關於該表面 照明，來照明該第—部分。 之裝置’其中藉由自一大體垂直 O:\90\90633-961204.DOC 1298097 I Ml I Mill WIT||T_··------- \ 年(e t日錄便)正替換頁 於絲面之方向所提供的照明，來照明該第二部分。 20·如申請專利範圍第 ^ , ^ m ^ 乐1項之裝置，其中配置該等複數個第二 "予70件Μ自_關於該表面成角度之方向觀察該表面 之一第二部分。 21· 一種用於感測關於-表面之資訊的裝置，其包含： 經配置以獲取關於—表面之二維資訊的複數個第-光 學元件；及 經配置以在獲取該 度輪廓資訊的複數個 學元件包含一照明器 二維資訊期間獲取關於該表面之高 第二光學元件，該等複數個第二光 ’該照明器自一大體垂直於該表面 之方向照明該表面之一第一部分。 22.如申巧專利範圍第21項之裝置，其中配置該等複數個第 一光學兀件，以自一大體上垂直於該表面之方向獲取該 二維資訊。 23.如申睛專利範圍第22項之裝置，其中配置該等複數個第 二光學元件，以自一大體上非垂直於該表面之方向獲取 該高度輪廓資訊。 24·如申睛專利範圍第21項之裝置，其中配置該等複數個第 二光學元件，以便自一大體上非垂直於該表面之方向獲 取該高度輪廓資訊。 25·如申請專利範圍第21項之裝置，其進一步包含一光束組 合器，其中： 該等複數個第一光學元件與該光束組合器界定一第一 光徑’該第一光徑用於自一大體上垂直於該表面之方向 O:\90\90633-961204.DOC -4- 1298097 p⑷明y十々更)正替後頁j 來觀察該表面之二〜亲二标^ 了 該等複數個第二光學元件與該光束組合器界定了一第 一光徑，該第二光徑用於自一大體上非垂直的角度來觀 察该表面之一第二部分。 26. 如申請專利範圍第25項之裝置，其進一步包含： 感測關於該表面之資訊的至少一感應器；及 、一可運行以在該感應器正感測該資訊時使該表面與該 感應器關於彼此位移的位移器。 27. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中該第一部分與該第 二部分爲大體上非重疊的。 1如申料利範圍第26項之裝置，其中該至少一感應器包 含一早感應器陣列，該單感應器陣列可運行以在該感應 器陣列中的一第一位置處感測對應於該第一部分之二維 資訊，且可運行以在該感應器陣列中的一第二位置處感 測對應於該第二部分之高度輪廓資訊。 怎 29·如申請專利範圍第28項之裝置，直中哕笛 衣罝共甲该第一位置與該第 二位置爲大體上非重疊的。 3 0. —種用於照明一表面以供同時感測關於該表面之二維及 高度輪廓資訊的裝置，其包含·· 相交之第二軸線的至少兩個不同角度範圍之内照射言 面；及 一第一照明源，其藉由適於感測關於—表面之二維資 訊的第一照明來照明該表面之一第一部分，該第二部二 沿一第一軸線延伸，該第一照明自關於—與該第 O:\90\90633-961204.DOC
一第二照明源，其藉由適於感測關於該表面之^ 1298097 廓資訊的第二照明來照明該表面之一第- 阿度輪 ^ —^丨丨分，該第- 部分沿該第一軸線延伸，該第二照 μ 一 關於該第二軸 線的垂直於該表面之方向照射該表面。 31. 如申請專利範圍第3〇項之裝置，i中 八中δ亥弟一部分與該第 二部分爲非重疊的。 呆 32. 如申請專利範圍第3G項之裝置，其中該第_部分之沿— 該第二轴、線的一寬度尺寸比該第二冑分之沿著該第二= 線的一寬度尺寸更寬。 A 33. 如申請專利範圍第3G項之裝置，其中該等至少兩個不同 的角度範圍内的一第一角度範圍與該等至少兩個不同的 角度範圍内的一第二角度範圍爲非重疊的。 34 -種用於藉由相干光來照明一表面的裝置，其包含： 一發射相干光的發射器； 一將藉由該發射器所發射的光準直的準直透鏡； -接收該經準直之光並將該經準直之光散佈於沿一第 一軸線的多個位置之每一處的第一擴散器；及 一自該擴散器接收光並將該光集中於—表面上的柱面 透鏡。 35· —種用於感測關於一表面之資訊的裝置，其包含·· 發射相干光的至少一燈； 擴散器，其經配置以接受該相干光並輸出看似自該 擴散器上多個位置處發射的光，每個位置處的光係以複 數個方向輸出； O:\9O\90633-96] 204.DOC -6- %年/>月-Γ日修(更)正替換頁 1298097 —透鏡’其經配置以自該擴散器接收光並將該光集中 於一表面上；及 包含多個感應器元件的感應器陣列，配置該陣列使 得該表面上的一位置藉由至少兩個感應器元件順序地感 測。 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 如申凊專利範圍第35項之裝置，其中該燈包含一雷射器。 如申明專利範圍第36項之裝置，其中該雷射器包含二極 體雷射器。 :申明專利範圍第35項之裝置，其中該擴散器包含一沿 著第軸線而非沿著一正交於該第一軸線的第二軸線 來擴散該相干光的雙凸透鏡陣列。 如申請專利範圍第38項之裝置，其中該透鏡包含沿著該 第-軸線聚焦來自該擴散器之光的一柱面透鏡。 如申請專利範圍第39項之裝置，其中該柱面透鏡包含一 費涅透鏡。 如申請專利範圍第35項之裝置，其中該感應器陣列包含 一 CMOS感應器陣列。 申月專利範圍第41項之裝置，其中該CMOS感應器陣列 包含- 便以—記憶體整合運行模式來運行的感 應器陣列。 O:\90\90633-961204.DOC
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7315383B1 (en) * 2004-07-09 2008-01-01 Mohsen Abdollahi Scanning 3D measurement technique using structured lighting and high-speed CMOS imager
US8514385B2 (en) * 2005-08-26 2013-08-20 Camtek Ltd Device and method for inspecting an object
KR100585270B1 (ko) * 2005-12-14 2006-05-30 에이티아이 주식회사 2개 영상을 이용한 물체 표면 형상 및 컬러 정보 획득시스템 및 방법
JP5276833B2 (ja) * 2007-02-28 2013-08-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
US7847927B2 (en) 2007-02-28 2010-12-07 Hitachi High-Technologies Corporation Defect inspection method and defect inspection apparatus
JP2009222689A (ja) * 2008-03-19 2009-10-01 Nuflare Technology Inc 検査装置
WO2012141810A1 (en) 2011-03-03 2012-10-18 Faro Technologies, Inc. Target apparatus and method
US9482755B2 (en) 2008-11-17 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Measurement system having air temperature compensation between a target and a laser tracker
JP5542367B2 (ja) * 2009-05-08 2014-07-09 池上通信機株式会社 外観検査装置及び外観検査用の光学装置
WO2011049190A1 (ja) * 2009-10-24 2011-04-28 株式会社Djtech 外観検査装置及び印刷半田検査装置
JP5621178B2 (ja) * 2009-10-24 2014-11-05 株式会社第一メカテック 外観検査装置及び印刷半田検査装置
US9035673B2 (en) 2010-01-25 2015-05-19 Palo Alto Research Center Incorporated Method of in-process intralayer yield detection, interlayer shunt detection and correction
US8619265B2 (en) 2011-03-14 2013-12-31 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
US9377885B2 (en) 2010-04-21 2016-06-28 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for locking onto a retroreflector with a laser tracker
US9400170B2 (en) 2010-04-21 2016-07-26 Faro Technologies, Inc. Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker
US9772394B2 (en) 2010-04-21 2017-09-26 Faro Technologies, Inc. Method and apparatus for following an operator and locking onto a retroreflector with a laser tracker
TW201215845A (en) * 2010-10-05 2012-04-16 Machvision Inc Illumination system for automatic optical inspection and assembly of it and camera system
US8902408B2 (en) 2011-02-14 2014-12-02 Faro Technologies Inc. Laser tracker used with six degree-of-freedom probe having separable spherical retroreflector
US9482529B2 (en) 2011-04-15 2016-11-01 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
JP2014516409A (ja) 2011-04-15 2014-07-10 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド レーザトラッカの改良位置検出器
US9164173B2 (en) 2011-04-15 2015-10-20 Faro Technologies, Inc. Laser tracker that uses a fiber-optic coupler and an achromatic launch to align and collimate two wavelengths of light
US9686532B2 (en) 2011-04-15 2017-06-20 Faro Technologies, Inc. System and method of acquiring three-dimensional coordinates using multiple coordinate measurement devices
JP6099675B2 (ja) 2012-01-27 2017-03-22 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド バーコード識別による検査方法
JP5773939B2 (ja) * 2012-04-27 2015-09-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 欠陥検査装置および欠陥検査方法
US9279722B2 (en) * 2012-04-30 2016-03-08 Agilent Technologies, Inc. Optical emission system including dichroic beam combiner
US9041914B2 (en) 2013-03-15 2015-05-26 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional coordinate scanner and method of operation
US9116038B2 (en) * 2013-08-19 2015-08-25 International Business Machines Corporation Integrated optical illumination reference source
TWI489101B (zh) * 2013-12-02 2015-06-21 Ind Tech Res Inst 結合三維及二維形貌之量測方法及裝置
US9395174B2 (en) 2014-06-27 2016-07-19 Faro Technologies, Inc. Determining retroreflector orientation by optimizing spatial fit
US10724947B2 (en) * 2015-04-14 2020-07-28 Cognex Corporation System and method for acquiring images of surface texture
CN112888936A (zh) * 2018-09-06 2021-06-01 奥宝科技有限公司 用于光学检验系统的多模态多路复用照明

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845373A (en) * 1984-02-22 1989-07-04 Kla Instruments Corporation Automatic alignment apparatus having low and high resolution optics for coarse and fine adjusting
US5774572A (en) * 1984-12-20 1998-06-30 Orbotech Ltd. Automatic visual inspection system
US4741621A (en) * 1986-08-18 1988-05-03 Westinghouse Electric Corp. Geometric surface inspection system with dual overlap light stripe generator
US5058178A (en) * 1989-12-21 1991-10-15 At&T Bell Laboratories Method and apparatus for inspection of specular, three-dimensional features
JP2953736B2 (ja) * 1990-03-20 1999-09-27 松下電器産業株式会社 半田の形状検査方法
JP3072998B2 (ja) * 1990-04-18 2000-08-07 株式会社日立製作所 はんだ付け状態検査方法及びその装置
US5127061A (en) * 1990-12-03 1992-06-30 At&T Bell Laboratories Real-time three-dimensional imaging technique
JPH0833293B2 (ja) * 1991-04-15 1996-03-29 松下電器産業株式会社 半田の形状検査方法
US5189481A (en) * 1991-07-26 1993-02-23 Tencor Instruments Particle detector for rough surfaces
JP3051279B2 (ja) * 1993-05-13 2000-06-12 シャープ株式会社 バンプ外観検査方法およびバンプ外観検査装置
US5638175A (en) * 1994-01-24 1997-06-10 Display Inspection Systems, Inc. Differential phase contrast inspection system with multiple detectors
US5798829A (en) * 1996-03-05 1998-08-25 Kla-Tencor Corporation Single laser bright field and dark field system for detecting anomalies of a sample
JPH09311020A (ja) * 1996-05-23 1997-12-02 Nec Corp 突起部検査装置
AU9315498A (en) * 1997-10-10 1999-05-03 Northeast Robotics Llc Imaging method and system with elongate inspection zone
US6621581B1 (en) * 1998-10-16 2003-09-16 Ade Corporation Method and apparatus for mapping surface topography of a substrate
JP3945951B2 (ja) * 1999-01-14 2007-07-18 日立ビアメカニクス株式会社 レーザ加工方法およびレーザ加工機
SE514859C2 (sv) * 1999-01-18 2001-05-07 Mydata Automation Ab Förfarande och anordning för undersökning av objekt på ett substrat genom att ta bilder av substratet och analysera dessa
IL131284A (en) * 1999-08-05 2003-05-29 Orbotech Ltd Illumination for inspecting surfaces of articles
US6563575B1 (en) * 1999-08-10 2003-05-13 Automated Technology Services, Inc. Optical sensing system for detecting welds and defects in metal
US6750899B1 (en) 2000-01-07 2004-06-15 Cyberoptics Corporation Solder paste inspection system
JP2001255281A (ja) * 2000-01-17 2001-09-21 Agilent Technol Inc 検査装置
US6552783B1 (en) * 2000-06-28 2003-04-22 Teradyne, Inc. Optical system
US6587600B1 (en) * 2000-08-15 2003-07-01 Floor Corporation Methods and apparatus for producing topocompositional images
US6654115B2 (en) * 2001-01-18 2003-11-25 Orbotech Ltd. System and method for multi-dimensional optical inspection
JP4803568B2 (ja) * 2001-03-30 2011-10-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路の検査装置および検査方法
US7009163B2 (en) * 2001-06-22 2006-03-07 Orbotech Ltd. High-sensitivity optical scanning using memory integration
IL144806A (en) * 2001-08-08 2005-11-20 Nova Measuring Instr Ltd Method and apparatus for process control in semiconductor manufacturing
US6577429B1 (en) * 2002-01-15 2003-06-10 Eastman Kodak Company Laser projection display system
US6819844B2 (en) * 2002-06-20 2004-11-16 The Boeing Company Fiber-optic based surface spectroscopy
US7521651B2 (en) * 2003-09-12 2009-04-21 Orbotech Ltd Multiple beam micro-machining system and method

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