TWI464362B - 用於測量物體高度及獲得其對焦圖像的裝置與方法 - Google Patents

Description

用於測量物體高度及獲得其對焦圖像的裝置與方法

本發明涉及一種諸如半導體器件之類的物體的檢查，特別涉及這種物體的三維檢查。

在過去幾十年來，半導體器件的要求迅速增長。半導體製造商常常被迫提高終端產品的品質、速度、性能，以及提高製造工藝的品質、速度、性能。機器視覺(machine vision)已經證明是提高半導體生產的生產率和品質的很必不可少的一部分。對於永遠更高的半導體產量而言，更快和更為精確的機器視覺系統存在一貫的驅動。相應地，最終封裝產品上的半導體器件如半導體晶圓或襯底的三維測量和檢查的技術領域已經出現迅速的增長。

一種提高機器視覺精確度的明確的方法是增大透鏡的孔徑尺寸以用於更高的光學解析度。然而，增大的孔徑尺寸將導致降低景深(DOF：Depth of Field)。這種方法和三維的半導體封裝趨勢相衝突，並且需要很精確的器件放置。正如專利號為6,320,979、發明名稱為“景深的強化”的美國專利所公開的，這種困境通過以活動安裝在照相機外罩上的透鏡系統的方式電動化對焦而得以解決，除了代價為更為複雜的構造設計、振動靈敏度和更為緩慢的反應時間。

在快速掃描過程中當所允許的曝光時間很有限以避免所捕獲圖像變得模糊時，傳輸過程中(On-the-fly)的捕獲技術正變得流行以提高機器視覺速度。由於其有限的照明能量，LED照明可能不適合於一些應用。使用氙氣頻閃燈(Xenon strobe lamp)的傳輸過程(On-the-fly)檢查系統公開於專利出版號為2000/6049384、發明名稱為“使用多相位結構照明的三維成像的方法和裝置”的美國專利中。可是，氙氣頻閃燈是龐大笨重的，其使用壽命相對較短。另一方面，LED較其他光源展現了很多的優點，包括更高的能源效力、更長的使用壽命、改善了的結實耐用、更小的尺寸、更快速的開關、更高的耐久性和可靠性。因此，在機器視覺系統中LED照明是更 為合適的。

而且，很多高密度的半導體封裝檢查應用同樣也需要三維測量能力。干涉測量(Interferometry)很普遍地適用為三維測量。干擾條紋圖案(interference fringe pattern)產生於被測量物體和內部參考表面之間的光學路徑差異。在干涉測量具有大約納米級別的高精確度的同時，其需要掃描以提高它的測量範圍。因此，可能需要很多的測量而以相對緩慢的速度計算單個表面的高度。

在鐳射三角法(laser triangulation)中，鐳射投射光線在物體表面上，一位置感測器相對於入射光線偏置。當高度變化時，該位置感測器的位置存在偏移。高度資訊能從該位置感測器的位置偏移中得以被測量。問題是由鐳射光線的光點大小和被測量物體的不均一所引入的誤差。

共焦的光學器件充分利用下面的原理：在共焦光學器件的焦平面上，輸出信號位於峰值(在強度或對比度方面)。圖1所示為共焦光學器件100的傳統結構。共焦光學器件100設置在物體102的垂直上方，以便於檢查物體102。光源104通過光源針孔孔洞106(pinhole aperture)投射光線108。光線108經過分光器110和物鏡112投射在物體102上，該物體102沿著共焦光學器件100的焦平面120對齊定位。對焦中的光線114從物體102處被傳送通過物鏡112和分光器110，並穿越檢測器針孔孔洞116。只有經過檢測器針孔孔洞116的對焦的光線114被圖像感測器118接收，而離焦的光線大部分被阻擋了。所以，在使用檢測器針孔孔洞116時共焦光學器件100在拒絕離焦的光線方面是有效的。由於高對比的圖像具有小的景深，所以高對比的圖像來自被檢查物體的細小區域(位於共焦光學器件100的焦平面120上)。

對於測量高度的變化，通過或者移動成像系統100或者改變物體102的高度，共焦光學器件需要掃描整個可能的高度變化範圍。所以，測量的速度很緩慢。

測量工件高度的另一個現有方法的實例公開於專利出版號為2008/0204748A1、發明名稱為“用於固定在夾盤平臺上的工件的測量設備”的美國專利中。一種測量設備被使用於測量固定在夾盤平臺上的工件的高度。白光光源發出白光，而聲光器件(acousto-optical device)偏轉該 白光以將白光分離而產生波長變化的折射光線的流量。控制電壓以獲得不同顏色的光線，針孔光罩(pinhole mask)讓具有一部分特定波長的光線通過。色差透鏡(chromatic aberration lens)被配置來將不同顏色的光線流經過針孔光罩對焦在工件上。圖像檢測器被配置來通過色差透鏡檢測反射自工件的光線。通過電壓相對於被測量高度(從調節校準獲得)的映射，工件的高度通過電壓值得以確定，而該電壓值導致了由圖像檢測器所檢測的峰值強度。但是，該方法對於被測量工件的表面上的顏色變化敏感。

現有方法的再一個實例公開於專利出版號為2009/0277889A1、發明名稱為“帶有檢測雷射光束振盪器的雷射光束加工裝置”的美國專利中。固定在夾盤平臺上的工件上表面的高度位置通過投射帶有狹窄對焦範圍的雷射光束在工件上而得以檢測。從工件反射的雷射光束通過帶有狹窄景深的對焦透鏡而被檢測。通過從兩個圖像檢測器所測量的對焦結果的比值，被測量的器件高度能夠被獲得。這種方法的不足是：其對於工件表面的對比度或紋理敏感。

在避免現有技術上述缺點的至少一部分的同時，更為高效地完成三維測量是有益的。

因此本發明的目的是尋求提供一種用於高速測量物體高度的改良的方法和裝置，其避免了現有技術前述缺點的至少一部分。

因此，本發明一方面提供一種用於測量物體平面的高度的裝置，該裝置包含有：成像系統，其具有經過成像系統的焦點的焦平面，其中該成像系統的焦平面相對於物體平面以成斜角的方式被斜置，以致於僅僅該物體平面的細小局部處於對焦中。

第二方面，本發明提供一種用於測量物體平面的高度的方法，該方法包含有以下步驟：提供成像系統，該成像系統具有經過成像系統的焦點的焦平面；設置焦平面，以便於該焦平面以相對於物體平面成斜角的方式被斜置；使用該成像系統確定物體平面的高度。

協力廠商面，本發明提供一種用於獲得物體的對焦圖像的裝置，該裝 置包含有：成像系統，其具有經過成像系統的焦點的焦平面；以及定位設備，其相對於該物體在掃描方向上有效地移動該成像系統，以便於掃描該物體的表面；其中該焦平面被設置以致於該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜置。

第四方面，本發明提供一種獲得物體的對焦圖像的方法，該方法包含有以下步驟：提供成像系統，該成像系統具有經過成像系統的焦點的焦平面；相對於物體在掃描方向上移動該成像系統，以掃描該物體的表面；以及確定在成像系統相對於物體的各個位置時該物體的、處於對焦的興趣區域；其中該焦平面被設置，以便於該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜置。

參閱後附的描述本發明實施例的附圖，隨後來詳細描述本發明是很方便的。附圖和相關的描述不能理解成是對本發明的限制，本發明的特點限定在申請專利範圍中。

圖2所示為根據本發明第一較佳實施例所述的成像系統10的光學配置示意圖，該成像系統10可包含有區域陣列照相機，如共焦成像系統。它適合於物體平面的快速高度測量，該物體平面包括相對平整的表面，例如晶圓的表面。成像系統10通常包含有設置在圖像平面12上的照相機或圖像感測器，由成像系統10所接收的圖像對焦在該圖像平面12上。照相機傳感器具有傾斜於待測量物體平面14的光軸11。所以，圖像平面12同樣也相對於物體平面14以斜角的方式偏置。光源16通過聚光器(condenser)18投射光線在具有預定結構的圖案光柵20上。通過圖案光柵20的光線被鏡面22反射開來，並在被分光器26朝向物鏡28反射以前被傳送通過投射鏡24。

光線經過物鏡28，並將產生自圖案光柵20的對焦清晰的條紋圖像投射在投射焦平面上，該投射焦平面和通過成像系統10的焦點的焦平面15相重合。這個焦平面15垂直於光軸11，並通過透鏡系統的焦點，但其以相對於物體平面14成斜角的方式被斜置。物體平面14的圖像在由設置於圖像平面12上的照相機感測器觀察以前，被向上傳送通過物鏡28、分光器26和成像 透鏡30。

成像系統10的圖像平面12表示為一個平整的平面，其和光軸11成直角，並且在該平面上成像透鏡將圖像對焦在照相機感測器上。另外，對焦清晰的圖像位於焦平面15上，焦平面15同樣也垂直於光軸11，並經過焦點以在圖像平面12上形成對焦清晰的圖像。

圖3a和圖3b所示闡明了和本發明較佳實施例所述的成像系統10一起使用的高度測量的示意原理圖。在圖3a中，圖像平面12通常平行於物體平面34。物體平面34也和成像系統的焦平面32相重合。如此，位於焦平面32上的物體全部被清晰對焦。

另一方面，在圖3b中，圖像平面12與物體平面34不平行。由於斜置的圖像平面將會在不同的空間位置獲得不同的對焦水平，這意味著位於不平行的焦平面33上的各個點將會對焦在不同深度的點上，並出現清晰對焦的平面將會傾斜的結果。

所以，成像系統可能具有相對於物體平面34斜置的焦平面33。對焦的空間位置依賴於焦平面33和物體平面34交叉處的物體平面34的高度位置。從而，在多個高度水平的物體平面在與物體平面的各個高度水平相匹配的多個空間點處和焦平面33相交，以便於僅僅焦平面33與物體平面34相交的物體平面34的狹窄區域是對焦在圖像平面上。因此，只有平整物體的物體平面34的細小或者狹窄區域是對準對焦的。

結果是能獲得的清晰對焦平面所在的焦平面33將會傾斜。位於相對於物體平面34斜置的圖像平面12上的照相機感測器，將會在不同的空間位置獲得不同的對焦水平面。這意味著物體平面34上的各個點僅僅在深度不同的特定點處被清晰對焦，以便於深度或者高度是可確定的。

圖4所示為根據本發明第二較佳實施例所述的成像系統43中所使用的光學配置示意圖，其中僅僅其圖像平面12和圖案光柵20被斜置。光源16投射光線在圖案光柵20上，該圖案光柵20具有相對於投射透鏡24的光軸23成斜角的方式偏置的法向向量，投射透鏡24被操作來從圖案光柵20朝向物體平面14投射條紋圖案。光線在被分光器26朝向物鏡28反射以前，傳送通過投射透鏡24。光線經過物鏡28，並將產生自圖案光柵20的對焦清晰的條紋圖案(fringe image)投射在焦平面15上。這個焦平面15相對於物體平面14 是傾斜的。然後，在由設置在傾斜的圖像平面12的照相機感測器觀察以前，物體平面14的圖像被向上傳送通過物鏡28、分光器26和成像透鏡30。

在這種配置中，物體平面14和物鏡28、成像透鏡30的中心全部沿著垂直軸線對齊定位。然而，圖像平面12，以距成像透鏡30的焦距長度f設置，其具有傾斜於垂直軸線的法向向量(normal vector)。類似地，圖案光柵20具有同樣也傾斜於投射透鏡24的光軸23的法向向量。所以，這種配置可以實現和本發明其他較佳實施例相同的效果。物體平面14不與圖像平面12平行，並且投射後的條紋圖像的對焦清晰的投射焦平面和成像系統43的傾斜的焦平面15相重合。其結果是：只有物體平面14的狹窄區域是在圖像平面12上對焦的。

圖5a至圖5b所示闡明了根據本發明較佳實施例所述的高度測量方法的斜置條紋圖像的投射。在圖4中，光源16通過圖案光柵20和物鏡28將光線投射在待測量的物體表面上。在圖5a中，被投射的條紋圖像的投射焦平面44與物體平面14傾斜地設置，並與其相交。精細的投射條紋圖像48的狹窄區域被表示為一系列空間上規則分佈的線條，以致於如果成像系統的焦平面和投射條紋圖像的投射焦平面44相重合，那麼由圖像平面12所接收的期望條紋圖像同樣也應為空間上規則分佈。

圖5b所示為表明物體平面的高度如何從其景深50的位置確定的示意圖。它表明了投射條紋圖像的水平位置被清晰對焦在景深50以內，並在圖像平面12上的清晰對焦區域48中被觀察。一旦該裝置已經被調節校準，那麼物體的高度能夠從清晰對焦區域48的像素位置中得以被計算出。

圖6a至圖6d所示利用同質平整表面(homogenous flat surface)進行校準調節圖2的成像系統10或圖4的成像系統43的調節方法。通過使用隨著條紋圖像投射其上的同質平整表面，該成像系統得以被調節校準。如圖6a所示，設置在條紋圖像48的對焦點的精細對焦水平位置51的像素位置的每次移動和那個點的特定高度54相關，以致於同質平整表面上被在圖像平面觀察到的條紋圖像48上的點的像素位置的移動和同質平整表面的高度具有線性關係，該圖像平面處於精細對焦中。

在圖6b至圖6d中，有必要找出條紋圖像48的精細對焦水平位置51。這個水平位置51相關於物體平面14處的平整表面的高度54。像素位置51的移 動相對於平整表面的已知高度54之間的關係的調節校準得以被執行。較合適地，像素位置的所述移動對應於每次1微米的深度級別的變化而被測量，以便於獲得精細對焦水平位置51的移動相對於深度的圖表。其後，相對平整的工件(其可能是相對平整的晶圓)的高度能夠從投射圖像48的對焦部分的像素位置的移動中得以測量，投射圖像48可以在單個圖像中獲得。

圖7所示闡明了用於具有不平整表面的物體的三維測量的移動式成像系統。在這個實例中，物體36被放置在參考平面37上，成像系統的圖像平面12相對於放置有物體36的參考平面37被斜置，以便於成像系統的圖像平面12不與放置有物體36的參考平面37平行。因此，成像系統具有相對於放置有物體36的參考平面37斜置的焦平面56。其後，成像系統通過驅動機構沿著掃描方向(在圖7中其被闡述為X方向)相對於物體36移動跨越參考平面37，並將移動的條紋圖案投射在物體36上。在不同的位置55處，成像系統的焦平面56、57、58將會平行於成像系統移動，並分別在不同的時間t1、t2、t3位於不同的位置。相應地，成像系統43的焦平面56、57、58在這種移動期間以與掃描方向或X方向成斜角的方式被設置。以這種方式，物體36上多個點的各個高度當所述的點位於移動的焦平面上時得以測量。

通過使用同一個平臺和在不投射條紋圖案的情形下，圖8所示闡明了在保持有效景深的同時，具有增強了的光學解析度的成像系統。該光學系統組態以高光學解析度，這意味著對於每個被捕獲的圖像存在小的景深DOF。當該光學系統沿著X方向移動時，能夠從合併一系列圖像的對焦區域和構造整個物體的完整對焦圖像中獲得延伸的景深，該完整對焦圖像包含有不同的深度，由單獨捕獲的圖像的組合所構成。如果圖8中的物體36具有足夠的特徵以形成清晰對焦的區域，其高度外形也藉此得以確定。

作為一個示例，圖9a表明了分別在不同的時間t1、t2、t3、t4、t5圖像平面12處所接收的圖像63、64、65、66、67。圖像平面12上的清晰對焦的區域61位於在那個時間物體的外形和系統的焦平面56、57、58相交的區域，而離焦區域60則沒有。所以，每個清晰對焦的區域61的高度從以上列明的原理中得以確定。

當成像系統沿著掃描方向或X方向移動時，通過確定不同時點的對焦區域61，物體的表面高度外形能夠從一系列圖像中得以構造。另外，通過使 用名叫焦點堆積(focus stacking)的處理技術，帶有延伸的景深的圖像(參見圖9b)能夠得以被構造。焦點堆積是一種影像處理技術，其使用不同的焦點水平合併一連串圖像，以提供具有景深比各個單獨源圖像或局部對焦的圖像更大的完整的對焦圖像9b。所以，這種沿著X方向移動成像系統的三維測量配置的優點就是：垂直移動是沒有必要的，在具有更高圖像解析度的情形下更大的視場(FOV：field-of-view)和景深(DOV：depth-of-field)能夠以更快的速度獲得。

圖10所示闡明了複雜的電動對焦系統如何可被使用本發明較佳實施例的原理的成像系統所取代。這個配置類似於圖8中的配置，適用於快速的電動對焦。成像系統相對於待檢查的物體36在掃描方向上沿著X方向上的移動軸線38移動。物體36被放置在參考平面上，成像系統的焦平面71相對於掃描方向或X方向斜置，在X方向上成像系統相對於物體36移動以便於掃描物體36。

成像系統的處理器自動地識別和存儲由圖像感測器所觀察到的物體36上狹窄精確對焦區域的圖像，該狹窄精確對焦區域位於成像系統的焦平面71上或者與其相交。如果物體的高度通過上述的共焦方法或對焦方法或一些其他方法被確定，那麼根據圖像區域位於精確對焦，包含有狹窄精確對焦區域的這種興趣區域40(ROI：Region of interest)被與成像系統相連的處理器所識別。當成像系統相對於物體36移動，藉此移動其焦平面71時，假定物體36位於不同點處的高度能夠被有效而又迅速地測量，興趣區域ROI 40可以被處理器42切換至其他位於精確對焦的區域。所以，這個系統組態可以作為電動對焦系統，其可通過處理器切換到各個檢查圖像的興趣區域ROI的精確對焦。其後，在成像系統的各個位置處，包含有另外在成像系統的光學景深之外的高度變化的精確對焦圖像能夠通過合併一系列圖像的精細ROI而得以獲得，以實現延伸後的景深。

值得欣賞的是，使用本發明較佳實施例所述的裝置和方法，高度測量的速度比傳統的電動方法更快。如果平整表面的高度將被要測量，那麼如上所述，高度測量實際上能夠在單一圖像中完成。測量的精確度同樣也對被測量材料表面的對比度、紋理和顏色變化不敏感，這點在一些前述現有方法中是要面臨的難題。而且，根據本發明較佳實施例所述的原理可以作 為快速而又高度精確的視覺平臺，以取代電動對焦，在該視覺平臺上，在具有高成像解析度的情形下，更大的視場FOV和景深DOV被獲得。

此處描述的本發明在所具體描述的內容基礎上很容易產生變化、修正和/或補充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補充都包括在本發明的上述描述的精神和範圍內。

10‧‧‧成像系統

11‧‧‧光軸

12‧‧‧圖像平面

14‧‧‧物體平面

15‧‧‧焦平面

16‧‧‧光源

18‧‧‧聚光器(condenser)

20‧‧‧圖案光柵

22‧‧‧鏡面

23‧‧‧光軸

24‧‧‧投射透鏡

26‧‧‧分光器

28‧‧‧物鏡

30‧‧‧成像透鏡

32‧‧‧焦平面

33‧‧‧焦平面

34‧‧‧物體平面

36‧‧‧有物體

37‧‧‧參考平面

40‧‧‧興趣區域ROI

42‧‧‧處理器

43‧‧‧成像系統

44‧‧‧投射焦平面

48‧‧‧對焦區域

50‧‧‧景深

51‧‧‧水平位置

54‧‧‧高度

55‧‧‧不同的位置

56、57、58‧‧‧焦平面

60‧‧‧離焦區域

61‧‧‧對焦的區域

71‧‧‧焦平面

100‧‧‧共焦光學器件

102‧‧‧物體

104‧‧‧光源

106‧‧‧光源針孔孔洞

108‧‧‧投射光線

110‧‧‧分光器

112‧‧‧物鏡

114‧‧‧光線

116‧‧‧檢測器針孔孔洞

118‧‧‧感測器

120‧‧‧焦平面

t1、t2、t3、t4、t5‧‧‧不同的時間

現在僅僅通過示例的方式，並參考附圖描述本發明較佳實施例，其中：

圖1所示為共焦光學器件的傳統結構。

圖2所示為根據本發明第一較佳實施例所述的成像系統的光學配置示意圖。

圖3a和圖3b所示闡明了和本發明較佳實施例所述的成像系統一起使用的高度測量的示意原理圖。

圖4所示為根據本發明第二較佳實施例所述的成像系統中所使用的光學配置示意圖，其中僅僅其圖像平面和圖案光柵被斜置。

圖5a至圖5b所示闡明了根據本發明較佳實施例所述的高度測量方法的斜置條紋圖像的投射。

圖6a至圖6d所示利用同質平整表面進行調節校準成像系統的調節方法。

圖7所示闡明了用於具有不平整表面的物體的三維測量的移動式成像系統。

圖8所示闡明了在保持有效景深的同時，具有增強了的光學解析度的成像系統。

圖9a至圖9b為在圖8中所闡明的成像裝置移動期間，在不同的時間所接收的典型圖像。

圖10所示闡明了複雜的電動對焦系統如何可被使用本發明較佳實施例的原理的成像系統所取代。

12‧‧‧圖像平面

14‧‧‧物體平面

15‧‧‧焦平面

16‧‧‧光源

20‧‧‧圖案光柵

23‧‧‧光軸

24‧‧‧投射透鏡

26‧‧‧分光器

28‧‧‧物鏡

30‧‧‧成像透鏡

43‧‧‧成像系統

Claims (20)

1. 一種用於測量物體平面的高度的裝置，該裝置包含有：成像系統，其具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面，其中該成像系統另包含有一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平面，並且該成像系統的焦平面相對於物體平面以成斜角的方式被斜置，以致於僅僅該物體平面的局部處於對焦中。
2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該成像系統還包含有：光柵和光源，該光源可有效投射光線通過光柵，以將條紋圖像投射在物體平面上，以便於只有該條紋圖像的狹窄區域對焦在物體平面上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該條紋圖像被對焦在傾斜於物體平面的投射焦平面上，該投射焦平面在對焦於物體平面上的該條紋圖像的狹窄區域與物體平面相交。
4. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該光柵具有相對於投射透鏡的光軸以斜角偏置的法向向量，該投射透鏡相鄰於光柵，投射透鏡被操作來從光柵朝向物體平面投射該條紋圖像。
5. 如申請專利範圍第4項所述的裝置，其中，用於在物體平面上對焦該條紋圖像的物鏡的中心和用於將條紋圖像的反射光線對焦在成像系統的圖像平面上的成像透鏡的中心沿著軸線對齊定位，該軸線垂直於物體平面。
6. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該成像系統和物體平面被配置以致於物體平面上的處於對焦中的條紋圖像上點的像素位置的移動程度和物體平面的高度具有線性關係。
7. 一種用於測量物體上的多個點的各個高度的裝置，該裝置包含有：成像系統，其具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面；以及驅動機構，其有效地驅動成像系統在投射條紋圖像在物體上的同時相對於物體在掃描方向上移動，以便於掃描該物體的表面；其中該成像系統另包含有一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平面，並且該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜 置。
8. 一種用於測量物體平面的高度的方法，該方法包含有以下步驟：提供成像系統，該成像系統具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面；設置一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平面，並且設置焦平面，以便於該焦平面以相對於物體平面成斜角的方式被斜置；使用該成像系統確定物體平面的高度。
9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，該確定物體平面的高度的步驟還進一步包含有以下步驟：從包含於該成像系統中的光源處通過光柵投射光線，以將條紋圖像投射在物體平面上，以致於僅僅該條紋圖像的狹窄區域對焦在物體平面上。
10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中，該條紋圖像被對焦在傾斜於物體平面的投射焦平面上，該投射焦平面在對焦於物體平面上的該條紋圖像的狹窄區域與物體平面相交。
11. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中，該光柵具有相對於投射透鏡的光軸以斜角偏置的法向向量，該投射透鏡相鄰於光柵，投射透鏡被操作來朝向物體平面投射該條紋圖像。
12. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中，該確定物體平面的高度的步驟還包含有以下步驟：相對於條紋圖像上的點的調節校準後的像素位置，確定該處於對焦中的條紋圖像上的點的像素位置的移動，其中，該像素位置的移動的程度和物體平面的高度具有線性關係。
13. 一種測量物體上的多個點的各個高度的方法，該方法包含有以下步驟：提供成像系統，該成像系統具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面；設置一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平 面，並且設置焦平面，以便於該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜置；相對於物體在掃描方向上移動該成像系統，以投射移動的條紋圖像在物體上和掃描該物體的表面；使用該成像系統確定物體上多個點的高度。
14. 一種用於獲得物體的對焦圖像的裝置，該裝置包含有：成像系統，其具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面；以及定位設備，其相對於該物體在掃描方向上有效地移動該成像系統，以便於掃描該物體的表面；驅動機構，其有效地驅動成像系統在投射條紋圖像在物體上的同時相對於物體在掃描方向上移動，以便於掃描該物體的表面；其中該成像系統另包含有一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平面，並且該焦平面被設置以致於該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜置。
15. 如申請專利範圍第14項所述的裝置，該裝置還包含有：處理器，其有效地識別和存儲在成像系統相對於物體的各個位置時該物體的、處於精確對焦的興趣區域的圖像。
16. 如申請專利範圍第15項所述的裝置，其中，該處理器被配置和有效地合併成像系統相對於物體的各個位置時各個興趣區域的圖像，並構造在成像系統的各個位置處的、包含有在成像系統的光學景深之外的高度變化的物體的對焦圖像，該對焦圖像通過合併興趣區域的各個圖像而得以構成。
17. 一種獲得物體的對焦圖像的方法，該方法包含有以下步驟：提供成像系統，該成像系統具有一光學軸以及經過成像系統的焦點的焦平面；相對於物體在掃描方向上移動該成像系統，以掃描該物體的表面；以及確定在成像系統相對於物體的各個位置時該物體的、處於對焦的興趣區域； 其中該成像系統另包含有一影像感測器在一影像平面上，由該影像感測器所接收之一影像係成像於該影像平面上，以使得該成像系統之該光學軸正交於該影像平面，並且該焦平面被設置，以便於該焦平面以相對於掃描方向成斜角的方式被斜置。
18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，該方法還包含有以下步驟：識別和存儲在成像系統相對於物體的各個位置時該物體的、處於對焦的興趣區域的圖像。
19. 如申請專利範圍第18項所述的方法，該方法還包含有以下步驟：合併在成像系統相對於物體的各個位置時各個興趣區域的圖像，並構造在成像系統的各個位置處的、包含有在成像系統的光學景深之外的高度變化的物體的對焦圖像，該對焦圖像通過合併興趣區域的各個圖像而得以構成。
20. 如申請專利範圍第17項所述的方法，該方法還包含有以下步驟：根據該物體處於對焦的興趣區域，測量該物體上的一個或多個點的高度。