TWI759880B

TWI759880B - 多功能性半導體光學系統以及光學檢測方法

Info

Publication number: TWI759880B
Application number: TW109133410A
Authority: TW
Inventors: 賴憲平; 許睿然
Original assignee: 由田新技股份有限公司
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2022-04-01
Also published as: CN114252447A; TW202212776A; CN114252447B

Abstract

本發明提供一種多功能性半導體光學系統，包括一支架主體、一張角切換裝置、以及一變焦式影像擷取裝置。支架主體對應設置於一檢測平台的一側，具有一第一支點以及一第二支點。張角切換裝置具有一固定端，樞設於支架主體的第一支點上，以及一活動端，依據一控制指令，相對固定端移動。變焦式影像擷取裝置設置於一傾斜支架上，傾斜支架的一端樞設於支架主體的第二支點上，傾斜支架的另一端樞接於張角切換裝置的活動端上，配合活動端控制傾斜支架與支架主體之間的張角，藉以自動調整變焦式影像擷取裝置對應於檢測平台的取像角度。

Description

多功能性半導體光學系統以及光學檢測方法

本發明係有關於一種半導體光學系統以及光學檢測方法，特別是指一種多功能性半導體光學系統以及光學檢測方法。

自動光學檢查(Automated Optical Inspection, AOI)，係運用機器視覺做為檢測標準技術，透過機器視覺取代傳統人眼辨識以達到高精密度及高效率的檢測，作為改良傳統上以人眼使用光學儀器進行檢測的缺點，應用層面包括從高科技產業之研發、製造品管、國防、民生、醫療、環保、電力等領域。

隨著技術的發展，由於產品逐漸朝向微型化、集成化的方向進步，對於光學檢測的精度也隨之日益嚴苛。在現有半導體的成品中，部分產品的導線及圖形甚至可以達到奈米級的數值。為了因應高集成化產品的光學檢測，光學環境的配置必須要控制在一定程度的精度範圍內，數值的控制略有偏差便有可能造成影像的失焦甚至偏移，因此現有的技術多半是將各項光學參數配置到最佳條件後，在光學系統各項條件固定的情況下進行大量檢測。

然而定型化的環境配置在單一產線的製程中固然可以達到相應的精度，但是當產線移轉或是產品的設計略有變更時，設備工程師必須再重新針對新的產品對各項光學參數進行優化，在施作的過程中設備工程師因為檢測設備的規劃缺乏彈性將會遇到各重困難，導致無形成本的上升。

本發明的主要目的，在於提供一種多功能性半導體光學系統，包括一支架主體、一張角切換裝置、以及一變焦式影像擷取裝置。支架主體對應設置於一檢測平台的一側，具有一第一支點以及一第二支點。張角切換裝置具有一固定端，樞設於支架主體的第一支點上，以及一活動端，依據一控制指令，相對固定端移動。變焦式影像擷取裝置設置於一傾斜支架上，傾斜支架的一端樞設於支架主體的第二支點上，傾斜支架的另一端樞接於張角切換裝置的活動端上，配合活動端控制傾斜支架與支架主體之間的張角，藉以自動調整變焦式影像擷取裝置對應於檢測平台的取像角度。

本發明的另一目的，在於提供一種光學檢測方法，包括：提供一支架主體、一樞設於支架主體上並供變焦式影像擷取裝置設置的傾斜支架、以及一設置於該支架主體及該傾斜支架之間的張角切換裝置；以及經由該張角切換裝置控制該傾斜支架與該支架主體之間的張角，以調整該變焦式影像擷取裝置對應於檢測平台的取像角度。

本發明可以適用於各類型產品的產線，相較於習知的光學檢測設備具有更高的應用彈性。

本發明於調整產線或產品後，可以經由簡單的操作將光學環境的各項參數調整至最佳數值，大幅地減少調校各項環境參數以及配置光學環境時所需的人力及時間成本。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本發明之範圍，在此先行敘明。

以下針對本發明舉一具體實施例進行詳細的說明，請先參閱「圖1」，係為本發明多功能性半導體光學系統的外觀示意圖，如圖所示：

本實施例揭示一種多功能性半導體光學系統100，用以拍攝一檢測平台PF上的一待測物Ob，並經由影像檢測程序確認待測物Ob的瑕疵。所述的影像檢測程序例如包括影像強化、去除雜訊、加強對比、加強邊緣、擷取特徵、影像壓縮、影像轉換等，將輸出的影像經由視覺軟體工具和演算法進行分析，以獲得判定結果並將判定結果輸出或儲存於資料庫。於另一可行的實施例中，該影像檢測程序亦可以由機器學習(Machine Learning)、深度學習(Deep Learning)等類神經網絡(Neural Network)執行，由所拍攝到的影像中標記瑕疵並依據瑕疵進行分類，該等軟體檢測的方式非屬本發明所欲限制的範圍。

接續請一併參閱「圖2」及「圖3」，係為本發明多功能性半導體光學系統的側面示意圖(一)及側面示意圖(二)。

所述的光學系統100主要包括一支架主體10、一變焦式影像擷取裝置30、一光源切換裝置40、以及一垂直軸調節裝置70。

所述的支架主體10對應設置於檢測平台PF的一側，用以作為主要支架固定其他裝置。支架主體10靠近上方的兩側分別具有一斜撐板11A、11B，經由斜撐板11A、11B與支架主體10一側的一傾斜支架12結合；支架主體10靠近下方的兩側分別具有一主背板13A、13B，經由主背板13A、13B與底側的一光源支架14結合。

其中，斜撐板11A、11B分別於一第一位置上設置有一第一定位單元111A、111B，斜撐板11A、11B分別於一第二位置上設置有一第二定位單元112A、112B。於一實施例中，於傾斜支架12靠近下方的二側係分別樞設在位於兩側的主背板13A、13B的一第二支點131A、131B上，藉此傾斜支架12可以以第二支點131A、131B為軸心相對支架主體10轉動以變更傾斜支架12的角度。在此雖然僅說明了兩組定位單元(第一定位單元111A、111B、及第二定位單元112A、112B)的實施例，然而依據行程數量的不同，可以設定兩組以上的定位單元、或是無段式的定位機構，此部分於本發明中不予以限制。

支架主體10靠近上方的一側設置有一張角切換裝置20，張角切換裝置20具有一固定端21，樞設於支架主體10的一第一支點A1上，張角切換裝置20還具有一活動端22，傾斜支架12靠近上方的一側樞接於張角切換裝置20的活動端22上。張角切換裝置20依據控制指令可以驅動活動端22相對固定端21移動(例如相對固定端21伸長或縮短以控制活動端22與固定端21之間的距離)。為了讓張角切換裝置20於的活動端22移動時，可以配合傾斜支架12相對支架主體10張開時變更張角切換裝置20本身的角度，張角切換裝置20的固定端21及活動端22分別以樞設的方式固定於支架主體10及傾斜支架12對應的支點(即，第一支點A1及傾斜支架12的上方位置)上。於一可行的實施例中，張角切換裝置20可以是雙行程的單活塞桿式氣缸、雙活塞桿式氣缸、液壓缸、或油壓缸等；於另一可行的實施例中，張角切換裝置20亦可以是由步進馬達、伺服馬達所構成可無段調整長度的線性移動裝置等，於本發明中不予以限制。

所述的變焦式影像擷取裝置30設置於傾斜支架12上，透過控制張角切換裝置20活動端22相對固定端21移動，控制傾斜支架12與支架主體10之間的傾斜角，藉以自動調整變焦式影像擷取裝置30對應於檢測平台PF的取像角度。

在此需特別說明的是，所述的活動端22的動作係以相對固定端21而言，亦即，即便在張角切換裝置20倒置的情況下(及實施例中的活動端22與固定端21的位置互換)，亦可以被理解為是固定端21相對活動端22動作，在兩者間並未產生任何實際文義差異的情況下，該等配置的調整仍未脫離本發明的文義保護範圍。

以下針對光源支架14的具體構造進行詳細的說明，請一併參閱「圖4」、「圖5」、及「圖6」，係為本發明中光源控制器的方塊示意圖、光源支架的局部外觀示意圖(一)、以及局部外觀示意圖(二)，如圖所示：

所述的光源支架14結合於支架主體10一側的位置上。於本實施例中，光源支架14係設置於支架主體10的下方側，對準至下側的檢測平台PF，並配合光源切換裝置40設置。光源切換裝置40包括光源支架14、設置於光源支架14上的一第一光源裝置41及一第二光源裝置42，第一光源裝置41以及第二光源裝置42連接至一控制器43，經由控制器43控制第一光源裝置41及第二光源裝置42的照明模式。

其中，第一光源裝置41包括一設置於光源支架14上的第一驅動模組411以及一設置於第一驅動模組411的載台上的第一燈具412，第一燈具412配合第一驅動模組411於一第一待機位置P1及一第一點燈位置P2之間移動(如圖5所示)；第二光源裝置42包括一設置於光源支架14上的第二驅動模組421以及一設置於第二驅動模組421的載台上的第二燈具422，第二燈具422配合第二驅動模組421於一第二待機位置P3及一第二點燈位置P4之間移動(如圖6所示)。

其中，所述的第一驅動模組411及第二驅動模組421於本實施例係以雙行程的氣缸實施。於其他實施例中，依照實務上的需求，第一驅動模組411及第二驅動模組421亦可以是由步進馬達、伺服馬達所構成可無段調整長度的線性移動裝置等，於本發明中不予以限制。

於一可行的實施例中，第一燈具412可以是一擴散型反射燈，第二燈具422可以是一同軸平行燈。擴散型反射燈主要設在檢測區域PF的斜上方向上，可以透過擴散型的漫射光源，投射到待測物的表面產生均光效果，適合用以凸顯出例如汙損、油墨等圖形瑕疵；同軸平行燈主要設置在檢測區域平行側的側邊，由於同軸平行燈所輸出的光具有指向性，適合用以凸顯出例如刮傷、灰塵等具立體結構瑕疵。

除上述的實施例外，第一燈具412及第二燈具422亦可以依據實際需求配置成其他任意的光源，例如環形燈、均光燈、背光燈等，於本發明中不予以限制。

以下針對變焦式影像擷取裝置30的具體結構進行詳細的說明，請一併參閱「圖7」及「圖8」，係為本發明中變焦式影像擷取裝置的局部外觀示意圖(一)、以及局部外觀示意圖(二)，如圖所示：

所述的變焦式影像擷取裝置30包括設置於傾斜支架12上的一感光模組31、一鏡頭模組32以及一伸縮式蛇管33。伸縮式蛇管33的兩端分別結合於感光模組31以及鏡頭模組32以構成連結感光模組31及鏡頭模組32之間的暗箱通道，感光模組31係經由伸縮式蛇管33內側的暗箱通道耦光至鏡頭模組32。其中，伸縮式蛇管33應選用不透光的材質，且伸縮式蛇管33的內側表面可塗佈吸光層，藉此避免通道內壁面反光影響成像品質。除了上述實施例外，伸縮式蛇管33亦可以由其他可適當控制長度的機構所取代，於本發明中不予以限制。

為了控制光學系統中的後段焦距(像距)及前段焦距(物距)，感光模組31及鏡頭模組32分別配置有一驅動裝置34、35，分別控制感光模組31與鏡頭模組32、以及鏡頭模組32與檢測平台PF的位置關係。

如「圖7」所示，於本發明所揭示的其中一實施例中，驅動裝置34包括一固定於傾斜支架12上的第一驅動軸桿341、二分別設置於傾斜支架12兩側的軌道單元342、以及一設置於第一驅動軸桿341上的第一滑塊343。第一滑塊343一側係嵌入於軌道單元342上，藉以限制第一滑塊343的移動路徑並抵抗第一驅動軸桿341所產生的轉動力矩。其中，第一滑塊343結合於感光模組31的殼體上，藉以使感光模組31配合驅動裝置34所界定的軌道相對鏡頭模組32移動以調節後段焦距。所述的第一驅動軸桿341包括驅動馬達、樞設於驅動馬達上的軸桿、以及固定上述裝置或機構的支架、軸套等，於本發明中不予以限制。

驅動裝置35包括一設置於傾斜支架12一側的第二驅動軸桿351、以及一結合於第二驅動軸桿351上的第二滑塊353。第二滑塊353一側係嵌入於軌道單元342上以限制第二滑塊353的移動路徑並抵抗第二驅動軸桿351所產生的轉動力矩。於本實施例中，第二滑塊353與第一滑塊343係共用同一軌道單元342，惟，於實務上亦可以配置為第二滑塊353與第一滑塊343分別由不同的軌道單元限制移動方向，軌道單元的數量於本發明中不予以限制。其中，第二滑塊353結合於鏡頭模組32的殼體上，藉以使鏡頭模組32配合驅動裝置35所界定的軌道相對檢測平台PF移動以調節前段焦距。所述的第二驅動軸桿351包括驅動馬達、樞設於驅動馬達上的軸桿、以及固定上述裝置或機構的支架、軸套等，於本發明中不予以限制。

為了使光學系統配置為感光模組31及鏡頭模組32可以個別控制各自的行程，於本實施例中係將感光模組31及鏡頭模組32的驅動裝置34、35分離設置。為了避免鏡頭模組32與感光模組31之間產生干涉，於本實施例中，係將第二驅動軸桿351配置於第一驅動軸桿341的一側使兩者併排。其中，第二滑塊353包括一結合於鏡頭模組32的殼體上的滑塊主體353A、二分別結合於滑塊主體353A一側以對應嵌入軌道單元342二側的嵌合單元353B、以及一固定於滑塊主體353A上並朝向一側延伸以結合於第二驅動軸桿351上的側向延伸部353C，藉以使第二驅動軸桿351與第一驅動軸桿341之間相互錯位。

本發明可以透過機械化控制調整鏡頭模組32的放大倍率，藉此達到自動縮放的功能。於一可行的實施例中，如「圖8」所示，變焦式影像擷取裝置30包括一固定於第二滑塊353上的鏡頭倍率調整模組36。鏡頭倍率調整模組36包括一固定於第二滑塊353上的驅動單元361、以及一配置於驅動單元361轉軸上以配合驅動單元361轉動的旋轉單元362。旋轉單元362的側緣係抵接於鏡頭模組32倍率調節部的一側，以經由轉動來調節鏡頭模組32的倍率。旋轉單元362可以是側緣上具有齒結構、或是表面具有高摩擦係數材料的機構，於本發明中不予以限制。

以下針對垂直軸調節裝置70的結構進行詳細的說明，請參閱「圖9」，係為本發明中垂直軸調節裝置的局部透明示意圖。

本實施例中的半導體光學系統可以透過垂直軸調節裝置70調整支架主體10的高度，藉以配合待測物的種類不同，使變焦式影像擷取裝置30靠近或遠離檢測平台PF。

所述的垂直軸調節裝置70包括一第三驅動軸桿71、第三滑塊72以及一定位支架73。第三驅動軸桿71設置於定位支架73上並配置為平行於垂直軸方向。第三滑塊72設置於第三驅動軸桿71上。定位支架73可以固定於機台支架或任意壁面上，藉以將本發明中的半導體光學系統100固定於穩定的支架或平面上。所述的機台支架可以是機台的機床、機柱、龍門架等。上述任意壁面可以是靠近機台附近牆壁的壁面，於本發明中不予以限制。第三滑塊72結合於定位支架73，以配合第三驅動軸桿71於垂直軸方向上向上或向下移動。所述的第三驅動軸桿71包括驅動馬達、樞設於驅動馬達上的軸桿、以及固定上述裝置或機構的支架、軸套等，於本發明中不予以限制。

由於半導體光學系統100的整組系統具有一定的重量，為了讓半導體光學系統100可以穩固的直上直下，支架主體10對應於第三驅動軸桿71的二側分別具有一第一線性滑軌74，固定於支架主體10朝向定位支架73一側的表面上。定位支架73朝向支架主體10的一側則包括二分別對應於第一線性滑軌74設置的第二線性滑軌75，第二線性滑軌75的軌道與第一線性滑軌74的軌道相互嵌合，藉此將半導體光學系統100的重量平均分配至第一線性滑軌74及第二線性滑軌75的接觸面之間，藉此減緩滑軌及滑塊所承受的力矩，提升移動的穩定性。

為了精確定位半導體光學系統100所在的高度位置，以確認與檢測平台PF之間的相對距離，垂直軸調節裝置70更進一步具有一光學定位裝置76，光學定位裝置76包括一設置於支架主體10上的編碼器761、以及一設置於定位支架73上的光學尺762。編碼器761的位置係與光學尺762相互對應，且光學尺762係與垂直升降方向平行，編碼器761經由讀取光學尺762的數值確認半導體光學系統100的高度，並回授至控制設備以進行確認。

以下針對本發明半導體光學系統100的作動方式配合圖式進行說明。本發明半導體光學系統100的架構可以分別控制變焦式影像擷取裝置30的取像角度、第一光源裝置41及第二光源裝置42切換、後段焦距、前段焦距、以及垂直軸位置，以下分別配合圖式說明之：

首先，針對取像角度調整的部分，請一併參閱「圖10-1」及「圖10-2」，係為本發明中變焦式影像擷取裝置取像角度的切換示意圖(一)、及切換示意圖(二)，如圖所示：

於本實施例中，透過控制張角切換裝置20活動端相對固定端移動，變焦式影像擷取裝置30可以以第二支點131A、131B(如圖3所示)為軸心切換於垂直狀、及傾斜狀兩種狀態。

其中第一種狀態如「圖10-1」所示，在張角切換裝置20活動端縮短的狀態下，此時由於支架主體10與傾斜支架12的距離縮短，傾斜支架12以第二支點131A、131B為軸心樞轉並朝向支架主體10靠攏而成垂直狀；於靠攏為垂直狀時，將傾斜支架12的兩側分別鎖定於第二定位單元112A、112B上以固定垂直狀態。於此模式下，變焦式影像擷取裝置30將由正上方朝檢測平台PF上的待測物進行拍攝。

另一種狀態如「圖10-2」所示，在張角切換裝置20活動端伸長的狀態下，此時由於支架主體10與傾斜支架12的距離增加，傾斜支架12以第二支點131A、131B為軸心樞轉並遠離支架主體10而成傾斜狀；於張開為傾斜狀時，將傾斜支架12的兩側分別鎖定於第一定位單元111A、111B上以固定傾斜狀態。於此模式下，變焦式影像擷取裝置30的將由斜上方朝檢測平台PF上的待測物進行拍攝。

針對光源切換的部分，請一併參閱「圖11-1」及「圖11-2」，為本發明中第一光源裝置及第二光源裝置的切換示意圖(一)及切換示意圖(二)，如圖所示：

於本實施例中，為了避免第一光源裝置41及第二光源裝置42於位置上相互干涉，第一光源裝置41及第二光源裝置42可以藉由控制器43的指令變更位置並切換照明模式。

控制器43主要可以經由輸出指令至第一光源裝置41及第二光源裝置42以切換於兩種環境照明模式。

第一種環境照明模式如「圖11-1」所示，為避免第一光源裝置41及第二光源裝置42干涉，控制器43先輸出一第一復歸指令至第二光源裝置42的第二驅動模組421以及第二燈具422，經由第二驅動模組421驅動第二燈具422由第二點燈位置P4復歸至第二待機位置P3並關閉第二燈具422；接續，控制器43輸出一第一控制指令至第一光源裝置41的第一驅動模組411以及第一燈具412，經由第一驅動模組411驅動第一燈具412由第一待機位置P1移動至第一點燈位置P2，並啟動第一燈具412對檢測平台PF上的待測物Ob提供照明。

第二種環境照明模式如「圖11-2」所示，同樣為避免第一光源裝置41及第二光源裝置42干涉，控制器43先輸出一第二復歸指令至第一光源裝置41的第一驅動模組411以及第一燈具412，經由第一驅動模組411驅動第一燈具412由第一點燈位置P2復歸至第一待機位置P1並關閉第一燈具412；接續，控制器43輸出一第二控制指令至第二光源裝置42的第二驅動模組421以及第二燈具422，經由第二驅動模組421驅動第二燈具422由第二待機位置P3移動至第二點燈位置P4，並啟動第二燈具422對檢測平台PF上的待測物提供照明。

針對後段焦距調整的部分，請一併參閱「圖12-1」及「圖12-2」，係為本發明中感光模組的作動示意圖(一)、及作動示意圖(二)，如圖所示：

於本實施例中，可以透過控制感光模組31的位置以決定後段焦距的長度。驅動裝置34經由控制設備接收控制指令，驅動裝置34於收到控制指令後係依據控制指令控制第二驅動軸桿341的轉動角度，透過轉動的第二驅動軸桿341將轉動角度轉換成第二滑塊343於軌道單元342上的移動行程，使該感光模組31朝如「圖12-1」所示的方向遠離鏡頭模組32、或是如「圖12-2」所示的方向靠近該鏡頭模組32，藉此調整後段焦距(像距)。

針對前段焦距調整的部分，請一併參閱「圖13-1」及「圖13-2」，係為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(一)、及作動示意圖(二)，如圖所示：於本實施例中，可以透過控制鏡頭模組32的位置以決定前段焦距的長度。驅動裝置35經由控制設備接收控制指令，驅動裝置35於收到控制指令後係依據控制指令控制第二驅動軸桿351的轉動角度，透過轉動的第二驅動軸桿351將轉動角度轉換成第二滑塊353於軌道單元342上的移動行程，使該鏡頭模組32朝如「圖13-1」所示的方向遠離檢測平台PF、或是如「圖13-2」所示的方向靠近該檢測平台PF，藉此調整前段焦距(物距)。

針對垂直軸位置調整的部分，請一併參閱「圖14-1」及「圖14-2」，係為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(一)、及作動示意圖(二)，如圖所示：於本實施例中，可以透過垂直軸調節裝置70調整支架主體10的高度，藉以配合待測物的種類使變焦式影像擷取裝置30靠近或遠離檢測平台PF。

垂直軸調節裝置70經由控制設備接收控制指令，依據控制指令輸出第一方向轉動指令或第二方向轉動指令至第三驅動軸桿71，第三驅動軸桿71依據第一方向轉動指令或第二方向轉動指令控制轉動方向及轉動角度，經由第一線性滑軌74及第二線性滑軌75(如圖9所示)的配置，將第三驅動軸桿71的轉動角度轉換成第三滑塊72的移動行程，以驅動支架主體10的整組設備沿垂直軸相對定位支架73向上移動(如「圖14-1」所示)；或是驅動半導體光學系統100的整組設備沿垂直軸相對定位支架73向下移動(如「圖14-2」所示)。

於本實施例中，由於經過光學尺762及編碼器761回授了移動的距離，可以更精確的控制半導體光學系統100的垂直軸高度。

以下請一併參閱「圖15」，係為本發明光學檢測方法的流程示意圖，如圖所示：本發明進一步提供一種光學檢測方法，配合前面所述的裝置實施，該方法包括：經由固定於機台支架或壁面上的垂直軸調節裝置70控制支架主體10沿垂直軸方向上向上或向下移動(步驟S01)；上面的步驟可以將支架主體10配合待測物Ob的高度移動至適當的高度，相當於粗調程序。

接續，經由該張角切換裝置20配合活動端控制傾斜支架12與支架主體10之間的張角，以調整該變焦式影像擷取裝置30對應於檢測平台PF的取像角度(步驟S02)；經由上述的步驟將變焦式影像擷取裝置30切換為垂直向拍攝或側向拍攝兩種模式中的任一模式。其中上面的步驟S01及步驟S02兩者的順序可以互相調換，於本發明中不予以限制。

於上述的兩個步驟執行完成後，接續，經由第二驅動軸桿351控制鏡頭模組32相對檢測平台PF移動以調節前段焦距(步驟S03)；此步驟相當於調整鏡頭模組32至檢測平台PF之間的物距。

於調節完成前段焦距後，接續，經由第一驅動軸桿342控制感光模組31相對鏡頭模組32移動以調節後段焦距(步驟S04)；此步驟相當於調整感光模組31至鏡頭模組32之間的像距。

於前段焦距及後段焦距調整完成後，接續，經由驅動單元361控制旋轉單元362的轉動角度以調節鏡頭模組32的倍率(步驟S05)。

於上面的步驟完成後，光學系統的光學配置即調整到位，此時可以經由第一光源裝置41及第二光源裝置42提供不同類型的光源至檢測平台PF(步驟S06)。

控制器43包括有第一環境照明模式及一第二環境照明模式。於第一環境照明模式時，控制器43輸出一第一復歸指令至第二光源裝置42的第二驅動模組421以及第二燈具422，經由第二驅動模組421驅動第二燈具422由第二點燈位置P4復歸至第二待機位置P3並關閉第二燈具422；接續，控制器43輸出一第一控制指令至第一光源裝置41的第一驅動模組411以及第一燈具412，經由第一驅動模組411驅動第一燈具412由第一待機位置P1移動至第一點燈位置P2，並啟動第一燈具412對檢測平台PF上的待測物Ob提供照明。

於第二環境照明模式中，控制器43輸出一第二復歸指令至第一光源裝置41的第一驅動模組411以及第一燈具412，經由第一驅動模組411驅動第一燈具412由第一點燈位置P2復歸至第一待機位置P1並關閉第一燈具412；接續，控制器43輸出一第二控制指令至第二光源裝置42的第二驅動模組421以及第二燈具422，經由第二驅動模組421驅動第二燈具422由第二待機位置P3移動至第二點燈位置P4，並啟動第二燈具422對檢測平台PF上的待測物Ob提供照明。

上面的兩個步驟(第一環境照明模式及第二環境照明模式)不一定有先後順序，此部分端看裝置於時點上的狀態而定，在此必須先予敘明。

綜上所述，本發明可以適用於各類型的產品線，相較於習知的光學檢測設備具有更高的應用彈性度。此外，本發明於變更產線後，設備工程師可以經由簡單的操作將光學環境的各項參數調整至最佳數值，可以大幅地減少調校各項環境參數以及配置光學環境時所需的人力及時間成本。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

100 光學系統 PF 檢測平台 Ob 待測物 10 支架主體 11A 斜撐板 111A 第一定位單元 112A 第二定位單元 11B 斜撐板 111B 第一定位單元 112B 第二定位單元 A1 第一支點 12 傾斜支架 13A 主背板 131A 第二支點 13B 主背板 131B 第二支點 14 光源支架 20 張角切換裝置 21 固定端 22 活動端 30 變焦式影像擷取裝置 31 感光模組 32 鏡頭模組 33 伸縮式蛇管 34 驅動裝置 341 第一驅動軸桿 342 軌道單元 343 第一滑塊 35 驅動裝置 351 第二驅動軸桿 353 第二滑塊 353A 滑塊主體 353B 嵌合單元 353C 側向延伸部 36 鏡頭倍率調整模組 361 驅動單元 362 旋轉單元 40 光源切換裝置 41 第一光源裝置 411 第一驅動模組 412 第一燈具 P1 第一待機位置 P2 第一點燈位置 42 第二光源裝置 421 第二驅動模組 422 第二燈具 P3 第二待機位置 P4 第二點燈位置 43 控制器 70 垂直軸調節裝置 71 第三驅動軸桿 72 第三滑塊 73 定位支架 74 第一線性滑軌 75 第二線性滑軌 76 光學定位裝置 761 編碼器 762 光學尺步驟S01-步驟S06

圖1，為本發明多功能性半導體光學系統的外觀示意圖。

圖2，為本發明多功能性半導體光學系統的側面示意圖(一)。

圖3，為本發明多功能性半導體光學系統的側面示意圖(二)。

圖4，為本發明中光源控制器的方塊示意圖。

圖5，為本發明中光源支架的局部外觀示意圖(一)。

圖6，為本發明中光源支架的局部外觀示意圖(二)。

圖7，為本發明中變焦式影像擷取裝置的局部外觀示意圖(一)。

圖8，為本發明中變焦式影像擷取裝置的局部外觀示意圖(二)。

圖9，為本發明中垂直軸調節裝置的局部透明示意圖。

圖10-1，為本發明中變焦式影像擷取裝置取像角度的切換示意圖(一)。

圖10-2，為本發明中變焦式影像擷取裝置取像角度的切換示意圖(二)。

圖11-1，為本發明中第一光源裝置及第二光源裝置的切換示意圖(一)。

圖11-2，為本發明中第一光源裝置及第二光源裝置的切換示意圖(二)。

圖12-1，為本發明中感光模組的作動示意圖(一)。

圖12-2，為本發明中感光模組的作動示意圖(二)。

圖13-1，為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(一)。

圖13-2，為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(二)。

圖14-1，為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(一)。

圖14-2，為本發明中鏡頭模組的作動示意圖(二)。

圖15，為本發明中光學檢測方法的流程示意圖。

100 光學系統 PF 檢測平台 Ob 待測物 10 支架主體 14 光源支架 20 張角切換裝置 30 變焦式影像擷取裝置 34、35 驅動裝置 40 光源切換裝置 70 垂直軸調節裝置

Claims

一種多功能性半導體光學系統，包括：一支架主體，對應設置於一檢測平台的一側，具有一第一支點以及一第二支點；一張角切換裝置，具有一固定端，樞設於該支架主體的該第一支點上，以及一活動端，依據一控制指令，相對該固定端移動；以及一變焦式影像擷取裝置，設置於一傾斜支架上，該傾斜支架的一端樞設於該支架主體的該第二支點上，該傾斜支架的另一端樞接於該張角切換裝置的該活動端上，配合該活動端控制該傾斜支架與該支架主體之間的張角，藉以自動調整該變焦式影像擷取裝置對應於該檢測平台的取像角度。
如申請專利範圍第1項所述的多功能性半導體光學系統，更進一步包括一光源切換裝置，該光源切換裝置具有一結合於該支架主體一側的光源支架以及設置於該光源支架上的一第一光源裝置及一第二光源裝置，其中該第一光源裝置以及該第二光源裝置係連接至一控制器；其中該第一光源裝置包括一設置於該光源支架上的第一驅動模組以及一設置於該第一驅動模組的載台上的第一燈具，該第一燈具配合該第一驅動模組於一第一待機位置及一第一點燈位置之間移動；以及該第二光源裝置包括一設置於該光源支架上的第二驅動模組以及一設置於該第二驅動模組的載台上的第二燈具，該第二燈具配合該第二驅動模組於一第二待機位置及一第二點燈位置之間移動。
如申請專利範圍第2項所述的多功能性半導體光學系統，其中該控制器於一第一環境照明模式時，輸出一第一控制指令以啟動該第一燈具並驅動該第一燈具移動至該第一點燈位置來提供照明，於一第二環境照明模式時，輸出一第二控制指令以啟動該第二燈具並驅動該第二燈具移動至該第二點燈位置來提供照明。
如申請專利範圍第2項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該第一燈具係為一擴散型反射燈，該第二燈具係為一同軸平行燈。
如申請專利範圍第1項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該張角切換裝置係為單活塞桿式氣缸或雙活塞桿式氣缸。
如申請專利範圍第1項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該變焦式影像擷取裝置包括設置於該傾斜支架上的一感光模組、一鏡頭模組以及一伸縮式蛇管，該伸縮式蛇管的兩端分別結合於該感光模組以及該鏡頭模組以構成該感光模組及該鏡頭模組之間的暗箱通道。
如申請專利範圍第6項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該變焦式影像擷取裝置包括一固定於該傾斜支架上的第一驅動軸桿、二分別設置於該傾斜支架兩側的軌道單元、以及一設置於該第一驅動軸桿上且一側嵌入於該軌道單元上的第一滑塊，該第一滑塊結合於該感光模組的殼體上，以配合該第一驅動軸桿所界定的軌道相對該鏡頭模組移動以自動調節後段焦距。
如申請專利範圍第6項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該變焦式影像擷取裝置包括一設置於該傾斜支架一側的第二驅動軸桿、二分別設置於該傾斜支架二側的軌道單元、以及一設置於該第二驅動軸桿上且一側嵌入於該軌道單元上的第二滑塊，該第二滑塊結合於該鏡頭模組的殼體上，以配合該第二驅動軸桿所界定的軌道相對該檢測平台移動以自動調節前段焦距。
如申請專利範圍第8項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該第二滑塊包括一結合於該鏡頭模組的該殼體上的滑塊主體、二分別結合於該滑塊主體一側以對應嵌入該軌道單元二側的嵌合單元、以及一固定於該滑塊主體上並朝向一側延伸以結合於該第二驅動軸桿上的側向延伸部。
如申請專利範圍第8項所述的多功能性半導體光學系統，其中，該變焦式影像擷取裝置包括一固定於該第二滑塊上的鏡頭倍率調整模組，該鏡頭倍率調整模組包括一固定於該第二滑塊上的驅動單元、以及一配置於該驅動單元的轉軸上以配合該驅動單元轉動的旋轉單元，該旋轉單元的側緣係抵接於該鏡頭模組倍率調節部的一側，以經由轉動自動調節該鏡頭模組的倍率。
如申請專利範圍第1項所述的多功能性半導體光學系統，更進一步包括一垂直軸調節裝置，該垂直軸調節裝置包括一定位支架、一設置於該定位支架上並配置為平行於垂直軸方向的第三驅動軸桿、以及一設置於該第三驅動軸桿上的第三滑塊，該第三滑塊結合於該定位支架，以配合該第三驅動軸桿所界定的軌道沿垂直軸方向上向上或向下移動。
一種光學檢測方法，包括：提供一支架主體、一樞設於該支架主體上並供一變焦式影像擷取裝置設置的傾斜支架、以及一設置於該支架主體及該傾斜支架之間的張角切換裝置；以及經由該張角切換裝置控制該傾斜支架與該支架主體之間的張角，以調整該變焦式影像擷取裝置對應於一檢測平台的取像角度。
如申請專利範圍第12項所述的光學檢測方法，更進一步包括：提供一第一光源裝置、一第二光源裝置以及連接至該第一光源裝置以及該第二光源裝置的控制器；當該控制器切換至一第一環境照明模式，輸出一第一控制指令至該第一光源裝置，以將該第一光源裝置的一第一燈具由一第一待機位置移動至一第一點燈位置來提供照明；以及當該控制器切換至一第二環境照明模式，輸出一第二控制指令至該第二光源裝置，以將該第二光源裝置的一第二燈具由一第二待機位置移動至一第二點燈位置來提供照明。
如申請專利範圍第12項所述的光學檢測方法，更進一步包括：經由一垂直軸調節裝置控制該支架主體沿垂直軸方向上或向下移動。
如申請專利範圍第12項所述的光學檢測方法，更進一步包括：該變焦式影像擷取裝置包括設置於該傾斜支架上的一感光模組以及一鏡頭模組；以及經由一固定於該傾斜支架上的第一驅動軸桿、以及一設置於該第一驅動軸桿上並結合於該感光模組的殼體上的第一滑塊，控制該感光模組相對該鏡頭模組移動以調節後段焦距。
如申請專利範圍第12項所述的光學檢測方法，更進一步包括：該變焦式影像擷取裝置包括設置於該傾斜支架上的一感光模組以及一鏡頭模組；以及經由一設置於該傾斜支架一側的第二驅動軸桿、分別設置於該傾斜支架二側的軌道單元、以及一結合於該第二驅動軸桿上並於一側嵌入於該軌道單元上的第二滑塊，控制該鏡頭模組相對該檢測平台移動以調節前段焦距。
如申請專利範圍第16項所述的光學檢測方法，更進一步包括：該變焦式影像擷取裝置還包括一固定於該第二滑塊上的鏡頭倍率調整模組，該鏡頭倍率調整模組包括一固定於該第二滑塊上的驅動單元、以及一配置於該驅動單元的轉軸上以配合該驅動單元轉動的旋轉單元；以及經由該驅動單元控制該旋轉單元的轉動角度以調節該鏡頭模組的倍率。