TWM573824U - 一種光學檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種光學檢測裝置，用以檢測一待測物，其包含：一光源、一調光器及一影像感測模組。該光源、該調光器、該取像鏡頭及該影像感測器，被配置成，該光源產生的一光線，通過該調光器、該待測物，並照射至該影像感測模組，以使該影像感測模組擷取一影像，而且該調光器設置於該待測物及該光源之間。

Description

一種光學檢測裝置

本新型係關於一種光學檢測裝置，尤其關於一種能夠調制光線以進行多次曝光的光學檢測裝置。

圖1顯示習知穿透式測試架構的光學測試裝置的示意圖。圖1為一般穿透式測試架構，如圖1所示，光學測試裝置100用以測試一待測物130，其包含一光源140、一取像鏡頭120及一影像感測器110。待測物130、光源140、取像鏡頭120及影像感測器110被配置成，光源140產生的一光線，該光線照射待測物130、取像鏡頭120及影像感測器110，以使影像感測器110擷取一影像150。然而，如圖1所示，由於光源140或待測物130特性或鏡頭周邊光亮等因素，使得影像感測器110所擷取到的影像150，其亮度Ia、Ib、Ic等差異甚大，影像150的不同區域Ia、Ib及Ic會產生有亮度差異的問題，其中位於中間的區域Ia亮度最高，這樣不利於光學分析或影像分析。

一般視覺系統多數會採均勻對稱的方式針對代測物提供所需光源；或者利用影像感測器以對稱方式進行電子或軟體增益，以得到亮度較為均勻的測試畫面以利分析。

然而，習知的方式遇到亮度分佈較為不規則不對稱或亮度明暗相當極端等條件時通常很難取的最佳的效果，特別是在此情況下作電子或軟體增益將亮度放大時也同時會將訊噪比降低即造成影像雜訊放大影像品質不佳等。

依據本新型一實施例，提供一種光學檢測裝置，用以檢測一待測物，其包含：一光源、一調光器及一影像感測模組。該光源、該調光器及該影像感測模組被配置成，該光源產生的一光線，該光線照射至該調光器、該待測物、該影像感測模組，以使該影像感測模組擷取一影像，而且該調光器用以調制該光線。

於一實施例中，該調光器，設置於該待測物及該光源之間，且用以調制照射至該待測物後的該光線的強度。

於一實施例中，該影像感測模組包含一取像鏡頭及一影像感測器，其中該光線穿過該取像鏡頭後，照射至該影像感測器，以使該影像感測器擷取該影像。

於一實施例中，該調光器為一被動式調光器且包含一光遮蔽部及一透 光部，以使該光線的一部分通過該透光部，且該光遮蔽部遮蔽該光線的另一部分。

於一實施例中，該調光器為一主動式調光器，而且用於接受一指令，以調整讓該光線通過的孔徑尺寸、穿透率、數量及位置的至少其一。

於一實施例中，光學檢測裝置更包含一計算機。該計算機耦接於該影像感測模組，適於分析該影像，並且依據該影像之多個區域的亮度，產生該指令以控制該調光器。

依據本新型一實施例，提供一種光學檢測裝置，適用於執行多次曝光方法，以對一待測物進行檢測，該光學檢測裝置包含一光源、一調光器及一影像感測模組。該光源、該調光器及該影像感測模組被配置成，該光源產生的一光線，該光線照射至該調光器、該待測物、該影像感測模組，以使該影像感測模組擷取一影像。該調光器用以調制該光線，以針對該影像的一第一區域及一第二區域，分別給予不同的曝光時間長度，並且該影像感測模組被多次曝光，用以擷取多次曝光後的一影像。

於一實施例中，該調光器用以使該光線的一部分在一第一曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第一區域；使該光線的另一部分在一第二曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第二區域。

於一實施例中，光學檢測裝置，更包含一計算機。該影像感測模組，用以擷取預定次曝光後的該影像。該計算機用以分析該預定次曝光後的該影像，並且依據該預定次曝光後的該影像之該第一區域及該第二區域的亮度，產生一指令以控制該調光器。該調光器更接收該指令，並依據該指令，調制該光線，用以使該光線的一部分在一第一曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第一區域；使該光線的另一部分在一第二曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第二區域。

依據本新型一實施例，能夠利用調光器對光線進行調制，以針對一影像的一第一區域及一第二區域，分別給予不同的曝光時間長度。於一實施例中，可以在分析該預定次曝光後的影像，以決定該影像之第一區域及第二區域的曝光時間長度，而能夠得到所期望之影像各區域的亮度。

100‧‧‧光學測試裝置

110‧‧‧影像感測器

120‧‧‧取像鏡頭

130‧‧‧待測物

140‧‧‧光源

150‧‧‧影像

200‧‧‧光學測試裝置

210‧‧‧影像感測模組

211‧‧‧影像感測器

212‧‧‧取像鏡頭

230‧‧‧待測物

240‧‧‧光源

250‧‧‧影像

260‧‧‧調光器

270‧‧‧計算機

圖1顯示習知穿透式測試架構的光學測試裝置的示意圖。

圖2顯示本新型一實施例之光學測試裝置的示意圖。

圖3顯示本新型一實施例之光學測試裝置的光調制器的示意圖。

圖4顯示本新型一實施例之光學測試裝置的示意圖。

以下以一般穿透式測試架構作為示例，加以說明，但測試架構可以適宜地取決於待測物特性來決定，若待測物130為非光線可穿透，則亦可以採側光源或同軸光源等架構。但是，本新型不限定於此，且後續本新型的各實施例，皆可以適用於穿透或反射光源的架構。

為改善習知技術，依據本新型一實施例，提供一種利用主被動光源調製裝置及影像感測器進行多次曝光，用以在因待測物或光源或取像鏡頭等造成的亮度反應不均的測試環境，設法利用調製光源的亮度分佈或針對不同的測試畫面區塊進行不同的曝光時間調整，藉以進行多次曝光等，取得最佳訊噪比的測試畫面，以便作進一步的相關分析應用。更詳細之說明，如下。

圖2顯示本新型一實施例之光學測試裝置的示意圖。如圖2所示，於一實施例中，光學檢測裝置200用以檢測一待測物230，光學檢測裝置200包含一光源240、一調光器260及一影像感測模組210。光源240、調光器260及影像感測模組210被配置成，光源240產生的一光線，光線照射至調光器260、待測物230、影像感測模組210，以使影像感測模組210擷取一影像250，而且調光器260用以調制該光線。於一實施例中，影像感測模組210包含一取像鏡頭212及一影像感測器211。該光線穿透過取像鏡頭212後由影像感測器211擷取影像250。

在本實施例的光學測試裝置200中，在光源240與待測物230之間放置調光器260，調光器260主要用於調制進入待測物230的光源強度。於一實施例中，若待測物230為不透過時，可以採用側向光源或同軸光源，使光線照射至待測物230後被待測物230反射。應了解的是，本新型不限定調光器260的種類，只要是能夠調制光線即可，其可以為被動式或主動式。

以下，說明被動式之調光器260的製造方式及其結構。被動式之調光器260包含有一光遮蔽部261及一透光部262，藉以使光線的一部分通過透光部262，且光遮蔽部261遮蔽該光線的另一部分。在未加入調光器260前，先利用光學測試裝置100取得影像150，並利用影像150取得調光前之影像150之不同區域的亮度分佈，更具體而言取得不同區域A、B、C的區域亮度Ia、Ib、Ic的亮度比值。

再依據各區域亮度Ia、Ib、Ic的亮度比值，在一透光板上形成不透光的光學膜，而在被動式之調光器260的不同區域上製作不同光通遮罩效果。舉例而言，可以利用光罩鍍一以不透光為背景之光學膜，並在對應上述區域A、B、C開設不同透光孔徑區域，區域亮度Ia、Ib、Ic的亮度越低者相對穿透孔徑越大，反之亦然。如此，能夠使影像感測器211取得區域亮度Ia、Ib、Ic趨於相同的影像250，再利用影像感測器210進行曝光時間的調整即可同時取得最佳的亮度及分佈。

前述實施例，是以遮罩為背景不透光的結構作為示例，加以說明，但 是本新型之遮罩型式不限於背景為不透光的型式。於另一實施例中，遮罩的背景亦可以為透光的結構，當遮罩的背景為透光時，則為了取得亮度分佈均勻效果，Ia、Ib、Ic亮度越高者相對遮黑孔徑越大，反之亦然。

應了解的是，被動式之調光器260不限定於光罩，亦可以透過一般網印、金屬加工、或其他習知技術或未來發展的技術製得等。

此外，被動式之調光器260的光通孔(對應於透光部262)或遮罩(對應於光遮蔽部261)，不限於單一圓型樣式，也不限於數量。圖3顯示本新型一實施例之光學測試裝置的光調制器的示意圖。請參照圖3，如左圖(a)實施例所示，調光器260可以為局部通光(或遮黑)形式，亦即透光部262形成為一個孔徑大的通光孔，如於右圖(b)實施例所示，調光器260亦可以採複數個通光單元的形式，透光部262包含多個孔徑小的通光孔。圖(a)及(b)的實施例，共同的目的為控制數量及孔徑大小、位置或穿透率等，藉以達到影像感測器210取得待測物不同區域亮度分佈均勻的影像250。

以下，詳細地說明採用主動式之調光器260的實施例。主動式之調光器260可以為LCD、LCOS、DLP等，能夠接受一指令以調整讓該光線通過的光量及位置。亦即，利用程式指令，產生光遮蔽部261及透光部262，且控制光遮蔽部261及透光部262的尺寸及位置。上述所指被動式調光器260，只能針對固定的亮度分布作一次性的製作，測試結束後就無法再進行使用。因此，若待測物230亮度分佈隨著相異樣品而不同，或者希望整個測試架構 能夠更即時的補償亮度分佈，則可以採主動式之調光器260，補償亮度分佈的方式，如上述因此省略其相關說明。

相較於被動式調光器260，主動式之調光器260可以程式化，因此具有操作簡便、隨時能夠變更亮度分佈等的優點，更適合進行測試多種不同的待測物230。

圖4顯示本新型一實施例之光學測試裝置的示意圖。於本實施例中，光學測試裝置200更包含一計算機270。計算機270電連接主動式之調光器260，在進行補償亮度的操作時，可以透過計算機270(其可以為一個人電腦PC)即時下達指令參數改變通光(或遮黑)孔徑大小、穿透率、數量及位置等，以相同於上述的方式進行亮度分布的補償，藉以讓影像感測器250取得區域亮度Ia、Ib、Ic為分佈均勻的影像250。

於一實施例中，影像感測器211為取得A、B、C區域亮度的最佳化，除上述利用光調制器260外，本新型一實施例亦可以採多張曝光影像，針對A、B、C區域的亮度分佈的不同分別給於不同的曝光時間長度，並在該張影像利用視覺辨別擷取所需的對照區塊分析。應注意的是，本新型並不限於調制器260及多張曝光影像一同合併使用。在本新型中，亦可以單獨使調制器260，也可以取得多張曝光影像。

依據本新型一實施例，設置有主被動式的調光器260並且利用影像感 測器211多次曝光方式，能夠在因待測物230或光源240或取像鏡頭212等造成的亮度反應不均的測試環境下，利用調製光源240的亮度分佈或針對不同的測試畫面區塊進行不同的曝光時間調整作多次曝光等，以取得最佳訊噪比的測試畫面，以便作進一步的相關分析應用。

Claims (10)

1. 一種光學檢測裝置，用以檢測一待測物，其包含：一光源、一調光器及一影像感測模組，其中，該光源、該調光器及該影像感測模組被配置成，該光源產生的一光線，該光線照射至該調光器、該待測物、該影像感測模組，以使該影像感測模組擷取一影像，而且，該調光器用以調制該光線。
2. 根據請求項1所述的光學檢測裝置，其中，該調光器，設置於該待測物及該光源之間，且用以調制照射至該待測物後的該光線的強度。
3. 根據請求項1所述的光學檢測裝置，其中，該影像感測模組包含：一取像鏡頭；及一影像感測器，其中該光線穿過該取像鏡頭後，照射至該影像感測器，以使該影像感測器擷取該影像。
4. 根據請求項1至3任一項所述的光學檢測裝置，其中，該調光器為一被動式調光器且包含一光遮蔽部及一透光部，其中該光線的一部分通過該透光部，且該光遮蔽部遮蔽該光線的另一部分。
5. 根據請求項1至3任一項所述的光學檢測裝置，其中，該調光器為一主動式調光器，而且用於接受一指令，以調整讓該光線通過的孔徑尺寸、穿透率、數量及位置的至少其一。
6. 根據請求項5所述的光學檢測裝置，更包含：一計算機，耦接於該影像感測模組，適於分析該影像，並且依據該影像之多個區域的亮度，產生該指令以控制該調光器。
7. 一種光學檢測裝置，適用於執行多次曝光方法，以對一待測物進行檢測，該光學檢測裝置包含：一光源、一調光器及一影像感測模組，其中，該光源、該調光器及該影像感測模組被配置成，該光源產生的一光線，該光線照射至該調光器、該待測物、該影像感測模組，以使該影像感測模組擷取一影像；該調光器用以調制該光線，以針對該影像的一第一區域及一第二區域，分別給予不同的曝光時間長度，並且，該影像感測模組被多次曝光，用以擷取多次曝光後的一影像。
8. 根據請求項7所述的光學檢測裝置，其中，該調光器，用以使該光線的一部分在一第一曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第一區域；使該光線的另一部分在一第二曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第二區域。
9. 根據請求項7所述的光學檢測裝置，更包含一計算機，其中，該影像感測模組，用以擷取預定次曝光後的該影像；該計算機，用以分析該預定次曝光後的該影像，並且依據該預定次曝光後的該影像之該第一區域及該第二區域的亮度，產生一指令以控制該調光器；以及該調光器更接收該指令，並依據該指令，調制該光線，用以使該光線的一部分在一第一曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第一區域；使該光線的另一部分在一第二曝光時間長度通過該調光器，藉以被擷取成該影像的該第二區域。
10. 根據請求項9所述的光學檢測裝置，其中， 該調光器為一主動式調光器，而且用以依據該指令調整讓該光線通過的孔徑尺寸、穿透率、數量及位置的至少其一。