TWI351508B - Multi-directional projection type moire interferom - Google Patents

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九、發明說明： C 日月戶斤冬1^々貝】 發明領域 本發明關於多方向投射型雲紋干涉儀及使用此干涉儀 之檢驗方法，特別相關能夠多方向地向一目標物體發射圖 形照明（pattern illumination)，以根據該目標物體的各種形 狀消除其複雜陰影區域之一種多方向投射型雲紋干涉儀， 以及使用此干涉儀之檢驗方法。 發明背景 一習知投射型雲紋干涉儀之後將參考第〗圖被描述。如 第1圖所示，該習知雲紋干涉儀包括產生雙向圖形照明的複 數個投影機3和一影像成形部件4。 ' 該等投影機3分別被傾斜地提供在影像成形部件4的一 側和另一侧。該投影機3包括用以產生圖形照明的一照明部 件3a、一光柵元件3e、一先柵致動器3f以及一發射透鏡3g。 該照明部件3a包括一照明源3¾和複數個發射透鏡3(^和3d。 當從照明部件3a的照明源孙產生的照明穿過該等發射透鏡 3c和3d後，圖形照明透過在光柵元件3e上形成的光柵圖形 形成。根據光柵圖形的圖形照明穿過發射透鏡3g，並且被 雙向地被發射至放置在χγ工作台2的目標物體丨。該乂丫工 作台2被工作台致動器23致動來向乂或丫方向移動目標物 體。 影像成形部件4包括一電荷耦合裝置(CCD)攝像機4a、 成像透鏡4b和一渡光片4C。該影像成形部件4根據從目標 物體1反射的圖形照明拍攝圖形影像，此外，一圓燈5被提 供在該影像成形部件4的下面。當拍攝該目標物體丨的一特 定的形狀時圓燈5被用做一照明源。當一 N桶(N-bucket)演算 法在目標物體1被放置在χγ工作台2之上的狀態下被施加 用以檢驗該目標物體1的3維(3D)形狀時，影像成形部件4在 藉由光柵致動器3f移動光柵元件36達]^次的同時拍攝了 n個 影像。當此N個影像被拍攝和獲得時，一控制單元（圖未示） 使用該等已獲得的影像獲得相位資訊。此外，當該等投影 機3獲得每一相位資訊時，該控制單元計算其中雜訊被移除 之一集成相位圖，並且使用該計算而得的集成相位圖檢驗 目標物體1的高度圖和3D形狀。 該習知的投射型雲紋干涉儀在複數個投影機被提供基 於該目標物體彼此相對的一狀態下向一目標物體發射照明 和檢驗該目標物體。在這種情況下，如果目標物體有一個 很複雜的形狀，那麼陰影區域可能並不能完全地被消除， 這就導致了對目標物體不準確的檢驗。 【發明内容】 發明概要 為了解決在該習知技術領域之以上描述的問題，本發 明提供卜種衫向投㈣雲紋干涉儀以及使用此干涉儀 之檢驗方法，此干涉儀能夠多方向地向—目標物體發射圖 形照明，用以減該目標物體的各_狀消除複雜的陰影 區域。 本發明也提供了這樣-種多方向投射型雲紋干涉儀， 此Γ涉儀可降低製造成本，因為此多方向投射型雲紋干涉 儀错由-旋轉鏡部件向目標物體發射照明圖形容易地改變 f形照明的投㈣向並且透過在―光栅板上絲複數個光 冊几件控㈣光柵板的運動可被緊凑地建構。 根據本發明的—個層面，提供了—多方向投射型 γ儀，此干涉儀包括：―灯台，被提供可被複數個台致 動:移動以向X和γ方向移動目標物體；一影像成形部件， 被k供在該χγ台之上，以拍攝從放置在該χγ台上的 物體反射的圖形影像；—第-旋轉鏡部件，被提供在該; 像成形部件的—側用以接收圖形照明、改變該圖形昭 光學路徑和發射該圖形照明；—第二旋轉鏡部件，被提供 在該影像成形部件的另__以接收圖形照明、改變該圖 形照明的光學路徑和發射該圖形照明；複數個第—固心 部件，被提供在第-旋轉鏡部件的—侧用以向目標物體= 射相第-旋轉鏡部件發射的圖形㈣：複數個第二 鏡部件’被提供在該第二旋轉鏡部件的另一側用以向目把 物體發射從該第二旋轉鏡部件發射的圖形照明；以及被： 供此夠向該第—和第二旋轉鏡部件發射圖形照明和產生 形照明的一第一圖形照明產生部件。 根據本發明的另一層面，提供了一種使用一多方 射型雲紋干涉儀之檢驗方法，财法包括：㈣第―和^ 二旋轉鏡部件的旋轉角度’接入第五照明源，並且藉由麥 像成形部件實施該目標物體_助檢驗後，移動—目標: 體到一設置位置；當目標物體被移動到設置位置時接入第 一到第四照明源中的任一個；透過一中央控制單元驗證是 否該選擇的照明源被接入；當選擇的照明源被接入時透過 移動光柵板相對應該選擇的照明源移動光栅元件1 /N柵 距；當光柵元件被移動時透過影像成形部件拍攝從該目標 物體反射的圖形影像；在取得圖形影像的同時透過中央控 制單元驗證是否光柵元件的運動是第N柵距運動；當光柵元 件移動第N柵距時’使用每一次運動中拍攝的該圖形影像獲 取一相位圖；透過中央控制單元驗證當相位圖被獲得時， 是否第一到第四相位圖被獲得；以及當第一到第四相位圖 被獲得時中央控制單元透過使用該獲得的該第—到第四相 位圖計算一集成相位圖，然後使用該集成相位圖計算一集 成高度圖，以檢驗—3D形狀，其中雜訊從該集成相位圖中 被移除。 圖式簡單說明 該等實施例將參考以下圖式被詳盡地描述立中相似 的參考符號代表相似的元件 ，其中： 第2圖是根據本發明之一第— 射型雲紋干涉儀配置的-個透視圖 第1圖是說明一習知投射型雲紋干涉儀的圖； 實施例說明一多方向投 一個透視圖； 圖形照明產生部件配置的 第3圖是說明第2圖的一第一 —個透視圖； 第4圖是說明第2圖的第一 個透視圖； 和第二旋轉鏡部件配置的一 1351508 第5圖是說明本發明之一多方向投射型雲紋干涉儀配 置的圖； 第6A和6B圖根據本發明的一第二實施例說明一多方 向投射型雲紋干涉儀的配置； 5 第7A和7B圖根據本發明的一第三實施例說明一多方 向投射型雲紋干涉儀的配置； 第8圖是詳細地說明分別在第6A和第7A圖中顯示的第 二和第三圖形照明產生部件配置的一個透視圖；及 第9圖是說明使用本發明之一多方向投射型雲紋干涉 10 儀之檢驗方法的一個流程圖。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 (第一實施例） 根據本發明的一多方向投射型雲紋干涉儀之一第一實 15 施例之後將參考該等所附圖式被描述。 第2圖是說明根據本發明之一第一實施例的一多方向 投射型雲紋干涉儀配置的一個透視圖。如第2圖所示，該多 方向投射型雲紋干涉儀包括一XY台10、一影像成形部件 110、一第一旋轉鏡部件120、一第二旋轉鏡部件130、複數 20 個第一固定鏡部件140和150、複數個第二固定鏡部件160和 170、以及一第一圖形照明產生部件180。多方向地向一目 標物體1發射圖形照明從而檢驗該目標物體1的過程之後將 相繼地被描述。 XY台10被提供可由複數個台致動器11和12移動，以向 9 1351508 X和Y方向移動目標物體1。 影像成形部件110被提供在該ΧΥ台10之上，用以拍攝 從放置在該ΧΥ台10上的目標物體1反射的圖形影像。該影 像成形部件110包括一攝像機111、一成像透鏡112以及一第 5 一濾光月113。該影像成形部件110的每一元件的配置將被 描述。 攝像機111採用一電荷耦合裝置(CCD)攝像機和一互補 金氧半導體(CMOS)攝像機中的任何一個拍攝圖形影像。成 像透鏡112被提供在攝像機in的下面，以使從目標物體}反 10射的圖形影像成像。第一遽光片113被提供在成像透鏡112 的下面，以使從目標物體丨反射的圖形影像通過。在這種情 況下，該第一濾光片113採用濾頻器、濾色器和光強調整濾 光片（optical strength adjustment filter)中的任何一個。該影 像成形部件110進一步包括在其較低部分為目標物體丨的輔 15助檢驗產生照明的一第五照明源114。該第五照明源114包 括複數個發光二極體(luminescent diode)和圓頂形多層圓燈 中的任何一個。 第一旋轉鏡部件120被提供在影像成形部件11〇的一 側，用以接收圖形照明、改變該圖形照明的光學路徑和發 20射該圖形照明。具體地說，該第一旋轉鏡部件120改變向目 標物體1發射的圖形照明的入射角，從而發射該圖形照明。 該第一和第二旋轉鏡部件120和130改變該圖形照明的光學 路徑，從而發射該圖形照明。如第4圖所示，該第一和第二 方疋轉鏡部件120和130包括以一多層配置的複數個旋轉鏡元 10 1351508 件120a和130a ’因此旋轉鏡部件12〇&和130a的末端可垂直 地彼此相對’並且多方向地向目標物體丨發射圖形照明。 該等旋轉鏡元件120a和130a分別包括鏡旋轉器具121 和13卜夾持具122和132以及旋轉鏡123和133。每一個元件 5的配置之後將被描述。該鏡旋轉器具121和131可採用一馬 達。如第2和4圖所示，鏡旋轉器具121和131被安裝在影像 成形部件110的一側和另一側，夾持具丨22和132可旋轉地分 別被提供在鏡旋轉器具121和131上面。旋轉鏡123和133分 別被提供在夾持具122和132上，以在鏡旋轉器具121和131 10的支撐下在夹持具122和132上旋轉。 該等第一固定鏡部件140和150被提供在第一旋轉鏡部 件120一側’用以向目標物體1發射從該第一旋轉鏡部件120 發射的圖形照明。該等第二固定鏡部件16〇和17〇被提供在 該第二旋轉鏡部件130的另一側，以向目標物體1發射從該 15第二旋轉鏡部件130發射的圖形照明。 向目標物體1發射圖形照明的該等第一和第二固定鏡 部件140、150、16〇和17〇分別包括第二滤光片141、⑸、 161和171 ’及固定鏡142、152、162和172。該第二濾光片 141、151 ' 161和171接收從該第一和第二旋轉鏡部件12〇和 20 130發射的圖形照明’並且過濾和發射該圖形照明。該固定 鏡142、152、162和172各自相對於該第二濾光片14卜15卜 161和171是傾斜的，以接收從該第一和第二旋轉鏡部件發 射的圖形照明，並且向該第二濾光片141、151、161和171 發射圖形照明*當向目標物體1發射圖形照明時，第二濾光 11 1351508 片HI、151、161和171採用一濾頻器、一濾色器、一偏光 渡光片和一光強度調整濾光片中的任何一個，用以濾光和 發射圖形照明。 被提供的第一圖形照明產生部件180能夠向第一和第 5 二旋轉鏡部件120和130發射圖形照明。具體地說，該第一 圖形照明產生部件180被提供在每一個該第一和第二旋轉 鏡部件120和130的前面，以分別向該第一和第二旋轉鏡部 件120和130的旋轉鏡123和133發射圖形照明。如第3圖所 示，產生圖形照明的該第一圖形照明產生部件180包括第一 10 到第四照明源181a、181b、181c和181d ;第一到第四光栅 元件182a、182b、182c和182d ; —光柵板183 ; —光柵板致 動器184 ;以及一第一到第四發射透鏡185a、185b、185c和 185d。每一個元件的配置之後將被描述。 第一到第四照明源181a、181b、181c和181d產生照明， 15 並且被安裝在光柵板183的一個側面。該光栅板183包括該 第一到第四光柵元件182a、182b、182c和182d，該等光柵 元件當照明從該第一到第四照明源181a、181b、181c和181d 產生時產生圖形照明，以及發射該產生的圖形照明。該第 一到第四光柵元件182a、182b、182c和182d各自被施加光 2〇 柵或者液晶裝置（圖未示）。 光柵板致動器184被提供在光栅板183的一個側面，以 垂直地移動光柵板183 ’從而垂直地移動該第一到第四光柵 元件182a、182b、182c和182d。該光栅板致動器184包括一 線性運動(LM)導執(guide) 184a、一LM軌條(rail) 184b和一 12 1351508 LM致動器184c。該LM導軌184a被提供在光柵板183上，並 且LM執條184b引導該LM導軌184a。此外，該LM致動器184c 驅動該LM導執184a沿著該LM軌條184b運動，從而移動光 柵板183。移動光柵板183的LM致動器184c採用一滾珠螺 5 桿、一線性馬達和一PZT致動器中的任何一個。當PZT致動 器被採用作為該LM致動器184c時，本發明可直接把光柵板 183安裝在該PZT致動器中。 該第一到第四發射透鏡185a、185b、185c和185d相對 應該第一到第四光柵元件182a、182b、182c和182d被提供 10在光柵板183的一個側面，以發射從該第一到第四光柵元件 182a、182b、182c和182d發射來的圖形照明。 以上配置可進一步包括控制根據本發明之多方向投射 型雲紋干涉儀的一電路。如第5圖所示，該多方向投射型雲 紋干涉儀的電路包括一影像擷取單元21〇、一模組控制單元 15 220和一中央控制單元230。第5圖是說明本發明之一多方向 投射型雲紋干涉儀配置的圖，並且示意地顯示第2圖所示的 多方向投射型雲紋干涉儀。具體地說，第5圖示意地顯示第 2圖的多方向投射型雲紋干涉儀，以表明使用該第一旋轉鏡 部件120、該第二旋轉鏡部件130、該等第一固定鏡部件140 2〇和150、δ玄等第二固定鏡部件⑽和17〇和該第一圖形照明產 生°Η+180基於該影像成形部件110向目標物體1多方向地 發射圖形照明是可能的。 如第5圖所不，該影像操取部件210接ι|欠由影像成形部 件110拍攝的圖形影像，並且發送該接收的圖形影像。該模 13 1351508 組控制單元220控制該XY台10、該第一和第二旋轉鏡部件 120和130以及該第一圖形照明產生部件180，因此該第一圖 形照明產生部件180可產生圖形照明，該第一和第二旋轉鏡 部件120和130旋轉和向該等第一和第二固定鏡部件140、 5 150、160和170發射圖形照明，從而圖形照明被發射至由ΧΥ 台10移動的目標物體。 控制圖形照明向目標物體1發射的模組控制單元220包 括一工作台控制器221、一照明控制器222、一光柵控制器 223和一旋轉鏡控制器224。每一個元件的配置之後將被描 10 述。 該工作台控制器221驅動複數個台致動器11和12，以根 據中央控制單元230的控制向X和Υ方向移動ΧΥ台10。該照 明控制器222驅動該第一圖形照明產生部件18 0產生圖形照 明’或者驅動該第五照明源114根據中央控制單元230的控 15制為輔助檢驗產生照明。該第五照明源114被包括在影像成 形部件110内。該光柵控制器223驅動光柵板致動器184根據 中央控制單元230的控制移動光柵板183。在這種情況下， 光柵板致動器184被包括在該第一圖形照明產生部件18〇 内，並且第一到第四光柵元件182a、182b、182(：和182(1在 20光柵板183上被形成。此外，該旋轉鏡控制器224根據中央 控制單元23 0的控制驅動該第一和第二旋轉鏡部件丨2 〇和 130接收從該第一圖形照明產生部件1 go發射的圖形照明、 改變該圖形照明的光學路役和發射該圖形照明。 當圖形照明的光學路徑透過模組控制單元22〇的驅動 14 破改變，向目標物體丨發射和從目標物體丨反射的圖形影像 破影像成形部件110拍攝，且然後該拍攝的圖形影像藉由影 像擷取部件210被輸出時，中央控制單元230接收該輪出的 圖形影像。中央控制單元230控制模組控制單元22〇向由χγ 5 少、 台10移動的目標物體1發射圖形照明。當反射的圖形影像藉 由衫像成形部件no被拍攝，且藉由影像擷取部件傳送 時，中央控制單元230從該圖形影像獲取一相位圖，並使用 該相位圖計算該目標物體的高度和檢驗該目標物體1的3D 形狀》 10 (第二實施例） 根據本第二實施例的一多方向投射型雲紋干涉儀將參 考該等所附圖式被描述。 如第6Α和6Β圖所示’根據該第二實施例的多方向投射 型雲紋干涉儀包括一ΧΥ台1〇、一影像成形部件11〇、一第 15 一直接反光鏡240、一第二直接反光鏡250、一第二圖形照 明產生部件260、一第一圖形照明箱270、一第一圖形照明 升降機280和一圖形照明旋轉部件290。每一個元件的配置 之後將被描述。 以上描述的ΧΥ台10和影像成形部件110的配置與被施 20 加到根據該第一實施例的多方向投射变雲紋干涉儀的ΧΥ 台10和影像成形部件110的配置相同。該影像成形部件箱 110a被提供在影像成形部件11〇的外部。 該第一直接反光鏡240傾斜在該影像成形部件110的一 側，以向放置在XY台10上的目標物體1的一側發射圖形照 15 1351508 明’從而向影像成形部件110反射一圖形影像。該第二直接 反光鏡250傾斜在該影像成形部件110的另一側，位於該第 一直接反光鏡240的下面，以向放置在該XY台10的該目標 物體1的另一侧發射圖形照明’從而向影像成形部件110反 5射該圖形影像。該第二圖形照明產生部件260被提供在該第 一和第二直接反光鏡240和250的一側，以產生圖形照明和 向該第一和第二直接反光鏡24〇和25〇發射該產生的圖形照 明。該第一圖形照明箱270被形成於一直線型。該第一和第 二直接反光鏡240和250以及該第二圖形照明產生部件260 10 被包含在該第一圖形照明箱270中。 該第一圖形照明升降機280被安裝至影像成形部件110 的影像成形部件箱ll〇a，並且該升降機280包括一運動導軌 281、一運動構件282和垂直地移動該第一圖形照明箱27〇的 一運動器具283。運動導執281被提供在該影像成形部件箱 15 U〇a中’運動構件282被提供在該運動導軌281上，用以垂 直地沿著運動導軌281運動。此外，運動器具283被提供在 該第一圖形照明箱270上，且提供一驅動力來垂直地移動該 第一圖形照明箱270。該運動器具283受一圖形照明升降機 控制部件（圖未示)控制，該圖形照明升降機控制部件控制該 20第一圖形照明升降機28 0來垂直地移動該第一圖形照明箱 270 ’從而根據目標物體1調整焦距。 圖形照明旋轉部件290在其一側包括該第一圖形照明 相270’在其另_側包括該第一圖形照明升降機28〇。此外， 該圖形照明旋轉部件290包括一旋轉構件291、一旋轉力傳 16 1351508 輸構件292和一馬達293，用來旋轉該第一圖形照明箱270到 達由第6B圖之箭頭指示的方向，從而向目標物體1多方向地 發射從該第二圖形照明產生部件260發射來的圖形照明。該 旋轉構件291包括一個裡面是空的構件，諸如軸承襯 5 (bushing)。該旋轉構件291的内側被安裝至該第一圖形照明 升降機280，而其外部被安裝於該第一圖形照明箱270。該 旋轉力傳輸構件292包括為旋轉構件291傳輸從馬達293產 生之旋轉力的一個齒輪或一條帶子。該馬達293受一圖形照 明旋轉控制單元（圖未示）控制來旋轉該第一圖形照明箱 10 270，從而多方向地檢驗目標物體1。 (第三實施例） 根據一第三實施例的一種多方向投射型雲紋干涉儀將 參考該等所附圖式被描述。 如第7A和7B圖所示，根據該第三實施例的多方向投射 15 型雲紋干涉儀包括一 XY台1 〇、一影像成形部件11〇、一第 一直接反光鏡240、一第二直接反光鏡250、一第二圖形照 明產生部件260、一第三直接反光鏡300、一第四直接反光 鏡310、一第三圖形照明產生部件320、一第二圖形照明箱 330和一第二圖形照明升降機340。每一個元件的配置之後 20 將參考第7A和7B圖被描述。 在根據該第三實施例的多方向投射型雲紋干涉儀中， 該XY台10、影像成形部件110、第一直接反光鏡240、第二 直接反光鏡250和該第二圖形照明產生部件260的配置與根 據該第二實施例的多方向投射型雲紋干涉儀中與之對應部 17 件的配置相同’因此進一步的詳細描述被省略。在這種情 況下，除了在一個方向上向目標物體1的一側發射圖形照明 的該第一直接反光鏡240和在一個方向上向該目標物體1的 另一側發射圖形照明的該第二直接反光鏡250以外，根據該 5 第三實施例的多方向投射型雲紋干涉儀還進一步包括第三 直接反光鏡300、第四直接反光鏡310、第三圖形照明產生 部件320、第二圖形照明箱330和第二圖形照明升降機340， 用以在不必旋轉該第二圖形照明產生部件260的情況下多 方向地檢驗目標物體1。 10 該第三直接反光鏡300的高度被提供與該第一直接反 光鏡240的高度相同，以使得其與該第一直接反光鏡正交， 以在另外一個方向上向放置在XY台10上的目標物體1的一 側發射圖形照明，從而向影像成形部件110反射該圖形影 像。該第四直接反光鏡310的高度被提供與該第二直接反光 15 鏡250的高度相同，以使得其與該第二直接反光鏡250正 交，以在另外一個方向上向放置在XY台10上的目標物體1 的另一側發射圖形照明，從而向影像成形部件110反射該圖 形影像。如上之所述，該第三和第四直接反光鏡300和31〇 在另外一個方向上向放置在XY台1〇上的目標物體1的一側 20 和另一側發射圖形照明。此外，該第一和第二直接反光鏡 240和250在一個方向上向放置在χγ台10上的目標物體1的 一側和另一侧發射圖形照明。因此’透過該第一到第四直 接反光鏡240、250、300和310多方向地發射圖形照明是可 能的。在這種情況下，該“另外一個方向’’基於目標物體1 18 1351508 標定了一個方向，該方向不同於該“一個方向，，，例如， 與該一個方向正交的一方向。該第三圖形照明產生部 件320被提供在該第三和第四直接反光鏡3〇〇和31〇一側，以 產生圖形照明和向該第三和第四直接反光鏡3〇〇和31〇發射 5該產生圖形照明。該第二圖形照明箱330形成一十字交又 型’並且包括該第一到第四直接反光鏡24〇、25〇、3〇〇和 310，以及該第二和第三圖形照明產生部件26〇和32〇。 該第二圖形照明升降機340包括被提供在影像成形部 件110的影像成形部件箱11〇a上且垂直地移動該第二圖形 10照明箱330的一運動導轨341、一運動構件342和一運動器具 343 ^每一個元件的配置和操作與該第一圖形照明升降機 280的運動導執281、運動構件282和運動器具283的配置和 操作相同’因此被省略。在這種情況下，該第二圖形照明 相330被提供在運動構件342 一個側面上，運動導執341被提 15供在運動構件342另—側面上。因此，運動構件342垂直地 沿著運動導執341運動。 被施加到根據本發明第二和第三實施例之多方向投射 型雲紋干涉儀的該第-到第四直接反純24G、25G、300和 310可如第6A圖的第一和第二直接反光鏡240和250那樣被 2〇固定。此外’如第7A圖的第一和第二直接反光鏡240和250 樣’ δ玄第—到第四直接反光鏡240、250、300和310可以 被旋轉來改變圖形照明的光學路徑，也就是說，以調整向 目標物體1發射之圖形照明的入射角。 為了調整圖形照明的入射角，該第一到第四直接反光 19 1351508 鏡240、250、300和310可如第7A圖的第一直接反光鏡240 一樣進一步包括一個鏡旋轉器具410和一個夾持具42〇 »由 第7Α圖的虛線指示的該弟一直接反光鏡240是當被安裝在 第二圖形照明箱330内的第7Α圖的第一直接反光鏡24〇從方 5 向Κ被觀察的視圖，並且給出鏡旋轉器具41〇和夹持具420 之配置更加間潔地描述。被包括在該第一到第四直接反光 鏡240、250、300和310的該鏡旋轉器具410產生旋轉該第一 到第四直接反光鏡240、250、300和310的旋轉力。失持具 420被安裝在鏡旋轉器具410上，用以支撐該第—到第四直 10 接反光鏡240、250、300和310。 如第8圖所示’被施加到根據該第二和第三實施例之多 方向投射型雲紋干涉儀的第二和第三圖形照明產生部件 260和320可包括用以產生圖形照明和發射該產生的圖形照 明的第一和第二照明源181a和181b、第一和第二光拇元件 15 182a和182b、一光柵板183a、一光柵板致動器184以及第一 和第二發射透鏡185a和185b。每一個元件的配置和操作與 被施加到根據該第一實施例之多方向投射型雲紋干涉儀的 第3圖的第一圖形照明產生部件180之配置和操作相同，從 而進一步的描述將在此將被省略。從該第一和第二發射透 2〇 鏡185a和185b發射的圖形照明分別向該第一和第二直接反 光鏡240和250發射，或者分別被發射到該第三和第四直接 反光鏡300和310。此外，該光柵板183a包括兩個光概元件 (即，第一和第二光柵元件182a和182b)，而與此不同的是， 被施加到根據該第一實施例之多方向投射型雲紋干涉儀的 20 1351508 第3圖的光柵板183包括第一到第四光柵元件182a、182b、 182c和182d。 如第7A圖所示’被施加到根據第二和第三實施例之多 方向投射型雲紋干涉儀的冷卻器350可以進一步被提供在 5 該第二和第三圖形照明產生部件260和320的一側，用以消 除從該第二和第三圖形照明產生部件260和320的該第一和 第二照明源181a和181b產生的熱量。該冷卻器350採用冷卻 風扇、熱電元件和散熱片（hit sink)構件中的任何一個，以 消除從該第二和第三圖形照明產生部件260和320產生的熱 10 量。 使用如以上架構之多方向投射型雲紋干涉儀的一種檢 驗方法將參考第2、5和9圖被描述。 在操作S110，該檢驗方法在調整該第一和第二旋轉鏡 部件120和130的旋轉鏡123和133的旋轉角度、接入第五照 I5 明源114以及藉由影像成形部件11〇實施對目標物體1的輔 助檢驗後藉由XY台10移動該目標物體1到一設置位置。 移動目標物體1到設置位置的操作S110包括旋轉從而 初始地設定該第一和第二旋轉鏡部件120和130的旋轉鏡 123和133，以向目標物體1多方向發射圖形照明的操作 20 S111 ;當旋轉鏡123和133的初始設置完成後接入第五照明 源114的操作si 12 ;藉由影像成形部件11〇拍攝目標物體1從 而檢驗該目標物體1的一個特定形狀的操作S113 ’以及當辅 助檢驗完成後移動該目標物體1到該設置位置的操作S114。 在操作S120，當目標物體1被移動到設置位置時，該檢 21 驗方法接入（switch on)該第—到第四照明源181a、181b、 181c和181d中的任何一個。在操作sn〇，中央控制單元23〇 驗證是否該選擇的照明源被接入。例如，當該第一到第四 照明源181a、181b、181c和18M被相繼地接入/斷開時，中 5央控制單元230驗證是否第一照明源181a被接入。 當透過驗證第一到第四照明源181&、181b、181(：和181(1 疋否被相繼地選擇和接入或斷開選擇的照明源被確定沒有 被接入時’透過中央控制單元23〇驗證選擇的照明源是否被 接入的操作S130返回到接入該第一到第四照明源181a、 10 181b、Ulc和181d中的任何—個的操作sl2〇。相反地，當 選擇的照明源被接入’如在操作sl4〇當選擇的照明源被接 入時忒檢驗方法透過移動光柵板183相對應該選擇的照明 源移動光柵元件1/N柵距。例如，當第一照明源181&被接入 時，該檢驗方法相對應該選擇的第一照明源181&移動該第 15 一光柵元件182a達1/N柵距。 在操作S150，當光栅元件被移動時，影像成形部件ιι〇 拍攝仗目標物體1反射的圖形影像。在操作sl6〇，在取得圖 形影像的同時中央控制單元23G驗證是否光栅元件的運動 是一第N柵距運動。在檢驗目標物體丨的3〇形狀時之驗證該 20光栅元件的運動是否是第咐冊距運動的操作灿〇利用的是 N桶演算法。當該光柵元件的第1^個柵距運動沒有被完成 時，透過中央控制單元230驗證光栅元件的運動是否是第N 個柵距運動的操作S16〇返回到相對應該選擇的照明源移動 光柵元件1/N柵距的操作S140。相反地，當光柵元件的運動 22 疋第N個柵距運動時，該驗證方法在操作叩◦使用每一運動 中拍攝到的圖形影像獲取一相位圖。 在操作S18G，當相位隨獲得時，中央控制單元23〇 驗證第-到第四相位圖是否被獲得。例如，#圖形影像透 過β第-照明源181a和該第—光栅元件被拍攝從而相 位圖被獲得時’ +央控制單元23_存該獲得的相位圖作為 第相位圖。接下來，當斷開該第一照明源i8ia後相繼 地接入/斷開該第二到第四照明源181b、18^和181(1時，中 央控制單元230隨即又獲得與之對應的第二到第四相位 圖，並向目標物體1的多個方向發射圖形照明。接下來，中 央控制單元230拍攝從目標物體丨反射的圖形影像，獲取該 第一到第四相位圖並且驗證其結果。在這種情況下，當不 是所有的第一到第四相位圖被獲得時，透過中央控制單元 230驗證第一到第四相位圖是否被獲得的操作si8〇返回到 接入第一到第四照明源181a、181b、181c和181d中的任何 一個的操作S120，以獲取該第一到第四相位圖。相反地， 當第一到第四相位圖被獲得時，中央控制單元230使用該獲 得的第一到第四相位圖計算其中雜訊被移除的一集成相位 圖，並且使用該集成相位圖計算一集成高度圖，從而檢驗 目標物體的3D形狀。 檢驗目標物體1的3D形狀的操作S190包括當第一到第 四相位圖被獲得時透過中央控制單元230使用該第一到第 四相位圖計算其中雜訊被移除之集成相位圖的操作3191 ; 透過中央控制單元230使用該計算所得的集成相位圖計算 1351508 集成高度圖的操作S192,以及透過中央控制單元230使用該 計算所得的集成高度圖檢驗目標物體1的3D形狀的操作 S193。 根據本發明的一種多方向投射型雲紋干涉儀以及使用 5此干涉儀之檢驗方法可以根據目標物體之各種類型的形狀 消除複雜的陰影區域。此外，由於此多方向投射型雲紋干 涉儀藉由旋轉鏡部件向一目標物體發射照明圖形容易地改

變圖形照明的投射方向以及透過安裝在一光柵板上的複數 個光柵元件控制該光柵板的運動可被緊湊地建構，因而製 10 造成本可被降低。 【圖式簡單說明】 第1圖是說明—習知投射型岐干涉儀的圖； 第2圖是根據本發明之一第—實施例說明-多方向投 射型雲紋干涉儀配置的一個透視圖； 又

15第3圖是說明第2圖的一第1形照明產生部件配置的 一個透視圖； 一方疋轉鏡部件配置的一 第4圖是說明第2圖的第一和第 個透視圖； 雲紋干涉儀配 第5圖疋說明本發明之一多方向投射型 20 置的圖； 第6八和沾圖根據本發明的—第二實施例說明— 向投射型雲紋干涉儀的配置； 第7A和7B圖根據本發明的—第三實施例說明— 向投射型雲紋干涉儀的配置； 24 1351508 第8圖是詳細地說明分別在第6 A和第7 A圖中顯示的第 二和第三圖形照明產生部件配置的一個透視圖；及 第9圖是說明使用本發明之一多方向投射型雲紋干涉

儀之檢驗方法的一個流程圖。 【主要元件符號說明】 1…目標物體 10…XY台 11…台致動器 12…台致動器 110···影像成形部件 110a…影像成形部件箱 111…攝像機 112···成像透鏡 113…遽光片 114…第五照明源 120···第一旋轉鏡部件 120a…旋轉鏡元件 121···鏡旋轉器具 122···夾持具 123…旋轉鏡 130···第二旋轉鏡部件 131···鏡旋轉器具 132···夾持具 133…旋轉鏡 130a…旋轉鏡元件 140···第一固定鏡部件 141···第二濾光片 142···固定鏡 150···第一固定鏡部件 151···第二濾光片 152···固定鏡 160···第二固定鏡部件 161···第二濾光片 162···固定鏡 170···第二固定鏡部件 171···第二濾光片 172···固定鏡 180···第一圖形照明產生部件 181 a-181 d…第一到第四照明源 182a-182cl·..第一到第四光柵元件 183···光桃板 183a…光柵板 184···光柵板致動器 25 1351508

184a…導執 184b…軌條 184c…致動器 185a-185d...第一到第四發射透鏡 210···影像擷取單元 220…模組控制單元 221…工作台控制器 222···照明控制器 223···光柵控制器 224…旋轉鏡控制器 230···中央控制單元 240···第一直接反光鏡 250···第二直接反光鏡 260…第二圖形照明產生部件 270···第一圖形照明箱 280···第一圖形照明升降機 281···運動導軌 282…運動構件 283···運動器具 290…旋轉部件 291···旋轉構件 292…傳輸構件 293…馬達 300…第三直接反光鏡 310···第四直接反光鏡 320···第三圖形照明產生部件 330···第二圖形照明箱 340···第二圖形照明升降機 341…運動導轨 342···運動構件 343…運動器具 350...冷卻器 410···鏡旋轉器具 420…夾持具 26

Claims (1)

1351508 十、申請專利範圍： 1. 一種多方向投射型雲紋干涉儀，包含： 一XY台，被提供可被複數個台致動器移動以向X和 Y方向移動一目標物體； 一影像成形部件，被提供在該XY台之上以拍攝從 放置在該XY台上的該目標物體反射的一圖形影像； 一第一旋轉鏡部件和一第二旋轉鏡部件，分別被提 供在該影像成形部件的一側和另一側以接收一圖形照 明、改變該圖形照明的光學路徑和發射該圖形照明； 一第一固定鏡部件和一第二固定鏡部件，分別被提 供在該第一和第二旋轉鏡部件上，以向該目標物體多方 向地發射從該第一和第二旋轉鏡部件發射的該圖形照 明； 一第一圖形照明產生部件，被提供能夠向該第一和 第二旋轉鏡部件發射該圖形照明和產生該圖形照明， 其中該第一和第二旋轉鏡部件包含一多層配置的 複數個旋轉鏡元件，因此該等旋轉鏡部件的末端可垂直 地彼此相對，並且 該等旋轉鏡元件的每一個包含： 一鏡旋轉器具； 一夾持具，可旋轉地被提供在該鏡旋轉器具的上 面；以及 一旋轉鏡，被提供在該夾持具上以在該鏡旋轉器具 的支撐下在該夾持具上旋轉。 27 1351508 2. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中該影像成形 部件包含： 拍攝該圖形影像的一攝像機； 一成像透鏡，被提供在該攝像機的下面以匯聚從該 目標物體反射的該圖形影像；以及 一第一濾光片，被提供在該成像透鏡的下面，以使 從該目標物體反射的該圖形影像通過， 其中，該攝像機採用一電荷耦合裝置(CCD)攝像機 和一互補金氧半導體(CMOS)攝像機中的任何一個，且 該第一濾光片採用一濾頻器、一濾色器和一光強度調整 濾光片中的任何一個。 3. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中該影像成形 部件進一步包含： 為該目標物體的一輔助檢驗產生照明的一第五照 明源， 其中該第五照明源包括複數個發光二極體和一圓 頂形多層圓燈中的任何一個。 4. 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中每一個該第 一和第二固定鏡部件包含： 一第二濾光片，接收分別從該第一和第二旋轉鏡部 件發射的該圖形照明、過濾該接收到的圖形照明並且發 射該過濾過的圖形照明；以及 一固定鏡，相對於該第二濾光片傾斜以分別接收從 該第一和第二旋轉鏡部件發射的該圖形照明，並且向該 28 1351508 第二濾光片發射該圖形照明， 其令’該弟二濾光片採用一攄頻器、一濾、色器、一 偏光濾光片和一光強度調整濾光片中的任何一個。 5.如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中該第一圖形 照明產生部件包含： 產主該照明的第一到第四照明源； 包含第一到第四光柵元件的一光栅板，該等光栅元 件分別被提供在該第一到第四照明源的一側，以當照明 從該第一到第四照明源產生時產生該圖形照明以及發 射該產生的圖形照明； 一光栅板致動器，被提供在該光柵板的一個側面以 垂直地移動該第一到第四光柵元件，且從而垂直地移動 該光柵板；以及 第一到第四發射透鏡，被提供在該光栅板的一個侧 面，以當該圖形照明從該第一到第四光柵元件發射時發 射該圖形照明。 6·如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，其中該第一到第 四光栅元件各自被施加光柵或者液晶裝置。 7‘如申請專利範圍第5項所述之干涉儀，其中該光柵板致 動器包含： 被提供在該光柵板上的一線性運動(LM)導轨； 引導該LM導軌的一LM軌條；以及 驅動該LM導軌沿著該LM軌條運動，從而移動該光 柵板的一 LM致動器， 29 其中該LM致動器採用一滚珠螺桿、一線性馬達和 —壓電換能器（PZT)致動器中的任何一個。 如申請專利範圍第1項所述之干涉儀，進—步包含· —影像擷取單元，接收由該影像成形部件拍攝的节 圖形影像和發送該接收的圖形影像； 一模組控制單元，控制該χγ台、該第—和第二旋 轉鏡部件和該第-圖形照明產生部件，因此該第一圖形 照明產生部件產生該圖形照明，該第—和第二旋轉鏡部 件旋轉和向複數個第-和第二固定鏡部件發射該圖形 照明’從而該圖形照明被發射至由該灯台移動的該目^ 標物體；以及 中央控制單兀，控制該模組控制單元向由該 台移動的該目標物體發射該圖形照明，並且當—反_ 圖形影郷像成料件_，城該料触部技

奶遐的一個三維（3D)形狀。

元的控制為一輔助檢驗產生照 第五照明源根據該中央控制單 生照明，其中該第五照明源被 30 包括在該影像成形部件内； -光栅控制II，驅動—光柵板軸^根據該中央控 制單元的控制移動該光柵板，其中該光栅板致動器被包 括在该第一圖形照明產生部件内，並且複數個第一到第 四光柵元件在該光柵板上被形成；以及 故轉鏡控制器，驅動該第一和第二旋轉鏡部件接 收從該第一圖形照明產生部件發射的該圖形照明'改變 該圖开> 照明的光學路徑和發射該圖形照明。 1α —種多方向投射型雲紋干涉儀，包含： 一ΧΥ台，被提供可被複數個台致動器移動以移動 ~~目標物體； 一影像成形部件，被提供在該ΧΥ台之上且在其外 表面包括一影像成形部件箱，並且拍攝從放置在該 台上的該目標物體反射的一圖形影像； 一第一直接反光鏡，傾斜在該影像成形部件的—側 以在一個方向上向放置在該ΧΥ台上的該目標物體的一 側發射該圖形照明，從而向該影像成形部件反射—囷， 影像； 一第二直接反光鏡’傾斜在該影像成形部件的另 側和位於該第一直接反光鏡的下面，以在—個方向 放置在該XY台上的該目標物體的另一側發射該圖升，照 明’從而向該影像成形部件反射該圖形影像； 一第二圖形照明產生部件，被提供在該第— 直接反光鏡的一側’以產生該圖形照明和向該第 #第二 一和第 31 1351508 二直接反光鏡發射該產生的圖形照明； 一第一圖形照明箱，包含該第一和第二直接反光鏡 以及該第二圖形照明產生部件； 一第一圖形照明升降機，被安裝至該影像成形部件 的一影像成形部件箱，以垂直地移動該第一圖形照明 箱；以及 一圖形照明$疋轉部件，在其一側包括該第一圖开3 Bg 明箱，在其另一側包括該第一圖形照明升降機，用以旋 轉該第一圖形照明箱以向該目標物體多方向地發射從 該第二圖形照明產生部件發射的該圖形照明。 11. 一種多方向投射型雲紋干涉儀，包含： 一XY台，被提供可被複數個台致動器移動以移動 一目標物體； 一影像成形部件’被提供在該χγ台之上且在其外 表面包括一影像成形部件箱，並且拍攝從放置在該 ’台上的該目標物體反射的一圖形影像； 一第一直接反光鏡，傾斜在該影像成形部件的—側 以在一個方向上向放置在該ΧΥ台上的該目標物體的— 側發射該圖形照明和向該影像成形部件反射一圖形影 像； 一第二直接反光鏡，傾斜在該影像成形部件的另一 側和位於該第一直接反光鏡之一較低的部分，以在—個 方向上向放置在該ΧΥ台上的該目標物體的另一側發射 該圖形照明並向該影像成形部件反射該圖形影像； 32 —第三直接反光鏡，被提供與該第一直接反光鏡相 同的高度以與該第一直接反光鏡正交，以向放置在該 χ γ台上的該目標物體的一側發射該圖形照明並向該影 像成形部件反射該圖形影像； —第四直接反光鏡，被提供與該第二直接反光鏡相 同的高度以與該第二直接反光鏡正交，以向放置在該 又丫台上的該目標物體的另一側發射該圖形照明並向該 影像成形部件反射該圖形影像； —第二圖形照明產生部件，被提供在該第一和第二 直接反光鏡的一側，以產生該圖形照明和向該第一和第 一直接反光鏡發射該產生的圖形照明； 一第三圖形照明產生部件，被提供在該第三和第四 直接反光鏡一側，以產生該圖形照明和向該第三和第四 直接反光鏡發射該產生圖形照明； 一第二圖形照明箱，包含該第一到第四直接反光鏡 以及S玄第二和第二圖形照明產生部件；以及 一第二圖形照明升降機，被安裝至該影像成形部件 的一影像成形部件箱以垂直地移動該第二圖形照明箱。 12.如申請專利範圍第11項所述之干涉儀，其中每一個該第 一到第四直接反光鏡進一步包含一個鏡旋轉器具和一 個夾持具，以旋轉該第一到第四直接反光鏡、改變該圖 形照明的光學路控和發射該圖形照明，並且 其t該鏡旋轉器具產生—旋轉力，以旋轉該第一到 第四直接反光鏡，並且該鱗具被安裝在賴旋轉器具 33 1351508 中用以支撐該第一到第四直接反光鏡。 13. 如申請專利範圍第11項所述之干涉儀，其中每一個該第 二和第三圖形照明產生部件包含： 產生照明的第一和第二照明源； 一光柵板，包含第一和第二光柵元件，該第一和第 二光柵元件分別被提供在該第一和第二照明源的一 側，以當照明從複數個該第一和第二照明源產生時產生 一圖形照明以及發射該產生的圖形照明； 一光柵板致動器，被提供以垂直地移動該第一和第 二光柵元件，且從而垂直地移動該光柵板；以及 第一和第二發射透鏡，被提供在該光柵板上用以當 該圖形照明從該第一和第二光柵元件被發射時發射該 圖形照明。 14. 如申請專利範圍第11項所述之干涉儀，其中每一個該第 二和第三圖形照明產生部件進一步包含一冷卻器，用以 冷卻該產生的熱量，以及 其中該冷卻器採用一冷卻風扇、一熱電元件和一散 熱片構件中的任何一個。 15. —種使用一多方向投射型雲紋干涉儀之檢驗方法，該方 法包含下列步驟： 調整第一和第二旋轉鏡部件之旋轉鏡的一旋轉角 度，接入一第五照明源以及藉由一影像成形部件實施一 目標物體的一輔助檢驗後，藉由一XY台移動該目標物 體到一設置位置； 34 1351508 當該目標物體被移動到該設置位置時，接入第一到 第四照明源中的任何一個； 透過一中央控制單元驗證是否該選擇的照明源被 接入， 當該選擇的照明源被接入時，透過移動一光栅板相 對應該選擇的照明源移動一光柵元件1/N柵距； 當該光柵元件被移動時，透過該影像成形部件拍攝 從該目標物體反射的一圖形影像； 在取得該圖形影像的同時透過該中央控制單元驗 證是否該光柵元件的運動是第N個柵距運動； 當該光柵元件運動第N個栅距時，使用每一次運動 中拍攝的該圖形影像獲取一相位圖； 當該相位圖被獲得時，透過該中央控制單元驗證是 否第一到第四相位圖被獲得；以及 當該第一到第四相位圖被獲得時，該中央控制單元 透過使用該獲得的第一到第四相位圖計算一集成相位 圖，然後使用該集成相位圖計算一集成高度圖，以檢驗 該目標物體的一個3D形狀，其中雜訊從該集成相位圖中 被移除。 16.如申請專利範圍第15項所述之方法，其中當透過驗證該 第一到第四照明源是否被相繼地選擇和接入或斷開確 定該選擇的照明源沒有被接入時，透過該中央控制單元 驗證該選擇的照明源是否被接入的步驟返回到接入該 第一到第四照明源中之任何一個的步驟。 35 1351508 17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中當該光栅元件 的第N個柵距運動沒有被完成時，透過該中央控制單元 驗證該光柵元件的運動是否是第N個柵距運動的步驟返 回到相對應該選擇的照明源移動該光栅元件1/N柵距的 步驟。 18. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中當不是所有的 第一到第四相位圖被獲得時，透過該中央控制單元驗證 該第一到第四相位圖是否被獲得的步驟返回到接入該 第一到第四照明源中之任何一個的步驟，以獲取該第一 到第四相位圖。 36