專利名稱：板檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于檢測板的裝置，更具體而言，涉及用于檢測板表面的三維形狀的
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
用于檢測板表面的三維形狀的裝置具有照明組件，其向檢測對象提供光；以及圖像捕捉組件，其對從檢測對象反射的光進行圖像捕捉，其中圖像捕捉組件具有透射從檢 測對象反射的光的成像透鏡和對透過成像透鏡的光進行圖像捕捉的照相機。近來，檢測對象的尺寸越來越大，然而，與檢測對象的尺寸相比，圖像捕捉區(qū)域相對地變小。結果，為了與檢測對象的尺寸相符，最新的板檢測裝置的圖像捕捉組件具有多個照相機以及與照相機相對應的多個成像透鏡。然而，當通過多個成像透鏡對檢測對象進行檢測時，成像透鏡之間的不同光軸、成像透鏡之間的不同放大率、成像透鏡與檢測板之間的不同距離等等可能導致由照相機進行圖像捕捉到的圖像之間產生失真，從而導致對檢測板的檢測精度下降。另外，為了合成能夠補償照相機所圖像捕捉到的圖像的失真的單幅整體圖像，可能需要復雜的算法。

發(fā)明內容
[發(fā)明目的]因此，本發(fā)明旨在解決上述問題，本發(fā)明的目的是提高檢測精度以及簡化算法，本發(fā)明的目的還在于提供一種用于檢測更大區(qū)域的板檢測裝置。此外，對于使用多個照相機的結構，可以減小板檢測裝置的尺寸。[技術方案]第一示例性實施例的板檢測裝置的包括至少一個照明組件、成像透鏡、第一光束分離器、第一照相機以及第二照相機。照明組件向檢測板提供光，而成像透鏡透射從檢測板反射的光。第一光束分離器透射從成像透鏡透過的光的一部分，并且反射該透過光的其余部分。第一照相機通過接收透過第一光束分離器的光(下文中稱為“透射光”)來執(zhí)行圖像捕捉，而第二照相機通過接收從第一光束分離器反射的光(下文中稱為“反射光”)來執(zhí)行圖像捕捉。第一光束分離器可以具有第一反射平面，光從成像透鏡被提供至第一反射平面，并且第一反射平面透射所提供的光的一部分并且反射所提供的光的其余部分。第一反射平面與成像透鏡的基準平面可以形成預定角度，并且第一照相機和第二照相機可以對檢測板的不同區(qū)域進行圖像捕捉。將第一照相機與第二照相機設置在不同的方向上。第一反射平面可以透射從成像透鏡提供的光的50%并且反射從成像透鏡提供的光的50%。第一照相機的圖像捕捉元件的中心線與成像透鏡的中心線設置為彼此不吻合。在這種情況下，可以滿足關系式i ^ 2b，其中，i是第一照相機的圖像捕捉元件的寬度，而b是第一照相機的圖像捕捉元件的中心與成像透鏡的中心之間的水平距離。另外，由第一照相機測量的第一區(qū)域與由第二照相機測量的第二區(qū)域具有至少部分重合區(qū)域。板檢測裝置還可以包括第二光束分離器和第三照相機。第二光束分離器設置在第一光束分離器與第一照相機之間，向第一照相機提供透射光的透過部分并且反射透射光的其余部分。第三照相機通過接收從第二光束分離器反射的光來執(zhí)行圖像捕捉。第二光束分離器可以具有第二反射平面，該第二反射平面透射透射光的一部分并且反射透射光的其余部分。另外，板檢測裝置還可以包括第三光束分離器和第四照相機。第三光束分離器設置在第一光束分離器與第二照相機之間，并且向第二照相機提供反射光的透過部分并且反射反射光的其余部分。第四照相機通過接收從第三光束分離器反射的光來執(zhí)行圖像捕捉。在這種情況下，第三光束分離器可以具有第三反射平面，第三反射平面透射反射光的一部分并且反射反射光的其余部分，并且第三反射平面與成像透鏡的基準平面可以形成預定角度。[有益效果]根據本發(fā)明的板檢測裝置，由于第一光束分離器將從檢測對象反射的光分成兩部分，并且將分開的反射光分別提供給兩個照相機，這樣可以通過使用一個成像透鏡擴大測量區(qū)域。因此，可以防止導致檢測板的檢測精度降低的成像透鏡之間的不同光軸、成像透鏡之間的不同放大率或者成像透鏡與檢測板之間的不同距離等等因素，并且將由兩個照相機進行圖像捕捉所得到的圖像合成為單幅整體圖像的算法更加簡單。此外，通過將多個不同照相機設置在不同的方向上，可以減小檢測裝置的體積。然而，當通過多個成像透鏡對檢測對象進行檢測時，成像透鏡之間的不同光軸、成像透鏡之間的不同放大率、成像透鏡與檢測板之間的不同距離等等可能導致由照相機進行圖像捕捉到的圖像之間產生失真，從而導致對檢測板的檢測精度下降。另外，為了合成能夠補償照相機所圖像捕捉到的圖像的失真的單幅整體圖像，可能需要復雜的算法。


圖I是示出根據本發(fā)明第一實施例的板檢測裝置的剖視圖。圖2是示出圖I中所示的板檢測裝置的光束分離器和照相機的概念性剖視圖。 圖3是示出圖I中所示的板檢測裝置的照明組件的放大圖。圖4是示出圖I中的檢測對象、檢測裝置的成像透鏡和檢測裝置的第一照相機之間的關系的視圖。圖5是示出根據本發(fā)明第二實施例的板檢測裝置的剖視圖。圖6是示出圖5中所示的板檢測裝置的光束分離器和照相機的概念性剖視圖。附圖標記的簡要說明10 :檢測板100:照明組件200 :成像透鏡210 :基準平面310 :第一光束分離器312 :第一反射平面312a :第一對稱平面320 :第二光束分離器322 :第二反射平面 322a :第二對稱平面
330 :第三光束分離器332 :第三反射平面332a:第三對稱平面410 :第一照相機420 :第二照相機 430 :第三照相機440:第四照相機
具體實施例方式在下文中，將參考示出了本發(fā)明示例性實施例的附圖更詳細地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為多種不同的形式，并且不應解釋為僅局限于在此列舉的實施例。雖然可能使用諸如“一”、“二”等數字術語作為基數來指示各種結構元件，然而，這些結構元件不應受該術語的限制。該術語僅用于將一個結構元件與另一個結構元件區(qū)別開。例如，如果權利未超出范圍，則第一結構元件可以被稱為第二結構元件；這同樣適用于 第二結構元件，該第二結構元件可以被稱為第一結構元件。本申請中所使用的術語僅用于解釋特定的實施例，而非用來限制本發(fā)明。除非另有明確地規(guī)定，術語“一”、“一個”和“該”等表示“一個或更多個”。術語“包括”、“包含”等是為了指定本申請的特征、數量、過程、結構元件、部分以及組合部件，并且應理解，該術語不排除一個或多個不同的特征、數量、過程、結構元件、部分、組合部件。在下文中，將參考示出了本發(fā)明示例性實施例的附圖更詳細地描述本發(fā)明。<實施例1>圖I是示出根據本發(fā)明第一實施例的板檢測裝置的剖視圖，圖2是圖I所示的板檢測裝置的光束分離器和照相機的概念性剖視圖，以及圖3是圖I所示的板檢測裝置的照明組件的放大視圖。參考圖I至圖3，根據本實施例的板檢測裝置與用于檢測設置在臺板(未示出)上的檢測板的表面的三維形狀的裝置對應，該板檢測裝置包括至少一個照明組件100、成像透鏡200、第一光束分離器310、第一照相機410、第二照相機420和控制系統(tǒng)(未不出)。照明組件100可以包括照明單元110、柵格單元120、投影透鏡130和柵格轉移單元140。發(fā)射光的照明單元110可以包括光源和至少一個透鏡，并且柵格單元120可以設置在照明單元110的下方，以將照明單元110所發(fā)出的光改變?yōu)闁鸥駡D案光。投影透鏡130設置在柵格單元120的下方并且透射柵格單元120所發(fā)出的柵格狀圖案光。柵格轉移單元140可以使柵格單元120沿著預定的行程移動規(guī)定的節(jié)距。照明組件100的數量例如可以是2個、3個、4個或更多個，如果照明組件100的數量是4個，則照明組件100可以設置在正方形的每個頂點處。在這種情況下，檢測板10的中心可以優(yōu)選為與正方形的中心基本吻合。成像透鏡200透射檢測板10所反射的柵格狀圖案光，并將該柵格狀圖案光提供給第一光束分離器310。成像透鏡200的基準平面210可以設置為與檢測板10實質平行，并且成像透鏡200的中心可以與檢測板10的中心實質吻合。在這種情況下，例如，成像透鏡200的中心可以與成像透鏡200的光軸實質吻合，而成像透鏡200的光軸與成像透鏡200的基準平面210的法線方向實質平行。第一光束分離器310可以透射成像透鏡200所透過的光的一部分并反射該透過的光的其余部分。具體地說，第一光束分離器310包括第一反射平面312，光從成像透鏡被提供至第一反射平面312，該第一反射平面312透射所提供的光的一部分并反射所提供的光的其余部分。在這種情況下，第一反射平面312與成像透鏡200的基準平面210可以形成預定角度，例如45度。另外，第一反射平面312可以透射從成像透鏡200提供的光的50%并反射從成像透鏡200提供的光的50%。在本實施例中，透過成像透鏡200的光被稱為入射光(Li)，透過第一光束分離器的入射光(Li)被稱為透射光(LI),并且從第一光束分離器310 反射的入射光(Li)被稱為反射光(L2)。第一照相機410包括第一圖像捕捉元件412，該第一圖像捕捉元件412設置在能夠接收從第一光束分離器310發(fā)送的透射光LI的位置，并且可以對透射光LI進行圖像捕捉。此外，第二圖像捕捉元件422設置在能夠接收從第一光束分離器310發(fā)送的反射光L2的位置，并且可以對反射光L2進行圖像捕捉。在這種情況下，第一照相機410和第二照相機420可以是CXD照相機或CMOS照相機。第一照相機410和第二照相機420可以對檢測板10的不同區(qū)域進行圖像捕捉。換句話說，第一照相機410和第二照相機420可以至少對檢測板10的部分重合區(qū)域進行圖像捕捉。第一照相機410和第二照相機420可以被設置在不同的方向上，并且更具體地說，第一照相機410和第二照相機420可以相對于第一對稱平面312a對稱地設置，該第一對稱平面312a是從第一反射平面312延伸的虛擬線。例如，可以將投射到第一光束分離器310的一部分上的一束入射光(Li )提供給第一照相機410的第一圖像捕捉元件412并且對該束光進行圖像捕捉，將投射到光束分離器310的另一部分上的另一束入射光(Li)提供給第二照相機420的第二圖像捕捉元件422并且對該另一束光進行圖像捕捉。這意味著第一圖像捕捉元件412對投射到第一光束分離器310的一部分上的光進行圖像捕捉，而第二圖像捕捉元件422對投射到第一光束分離器310的另一部分上的光進行圖像捕捉。結果，本實施例的板檢測裝置可以使用第一圖像捕捉元件412和第二圖像捕捉元件422對入射光(Li )的全部區(qū)域進行圖像捕捉?？刂葡到y(tǒng)采用由圖像捕捉組件進行圖像捕捉到的圖像對檢測板進行檢測。例如，控制系統(tǒng)還可以包括圖像接收部、組件控制部和中央控制部。圖像接收部可以與第一照相機410和第二照相機420電連接，并且可以存儲由第一照相機410和第二照相機420提供的檢測板10的圖案圖像。組件控制部可以進行控制并與保持檢測板10的臺板、第一照相機410、第二照相機420以及照明組件100相連接，并且組件控制部可以包括例如控制照明單元的照明控制器、控制柵格轉移單元的柵格控制器以及控制臺板的臺板控制器。中央控制部可以進行控制并且與圖像接收部和組件控制部電連接，并且中央控制部可以包括圖像處理板、控制板以及界面板。再次參考圖3，當從多個照明組件100的照明部之一發(fā)出的柵格圖案光被發(fā)送至檢測板10時，在檢測板10上形成有柵格狀圖案圖像。柵格狀圖案圖像可以包括多個柵格形狀，根據本實施例，無論柵格圖案光的類型如何，柵格形狀之間的間隙可以具有相同的值；然而，該間隙也可以針對柵格圖案光的類型而具有不同的值。從檢測板10反射的柵格圖案光利用第一照相機410和第二照相機420可以形成多個圖案圖像。更具體地，通過側向地移動例如3或4次，可以將N個柵格圖案光發(fā)送至檢測板10，以形成N個圖案圖像。此外，控制系統(tǒng)從每個方向上的N個圖案圖像中采集X-Y坐標系中的每個位置的N個亮度等級，并且計算每個方向的相位、平均亮度和可見度。在這種情況下，可以使用N桶算法來計算每個方向的相位、平均亮度和可見度。圖4是說明圖I中的檢測對象、檢測裝置的成像透鏡和檢測裝置的第一照相機之間的關系的視圖。在此情況下，在圖4中省略了第一光束分離器310。根據圖4，第一照相機410的中心線(即第一圖像捕捉元件412的中心線)與成像透鏡200的中心線可以設置為彼此不吻合，并且檢測板10的中心線與成像透鏡200的中心線可以設置為彼此不吻合。例如，第一圖像捕捉元件412的中心線和檢測板10的中心線可以設置在成像透鏡200的中心線的各側。

設立關系式1/S1+1/S2=1/F (F是成像透鏡200的焦距)，其中第一分隔距離SI是檢測板10與成像透鏡200的基準平面210之間的豎直距離，而第二分隔距離S2是成像透鏡200的基準平面210與第一圖像捕捉元件412之間的豎直距離。此外，設立關系式a=Sl · tan( Θ ), b=S2 · αη( θ )，其中a是成像透鏡200的中心線與檢測板的中心線之間的水平距離，b是成像透鏡的中心線與第一圖像捕捉元件412的中心線之間的水平距離，Θ是將檢測板10的中心與第一圖像捕捉元件412的中心連接起來的直線與成像透鏡200的中心線之間的角度。根據本實施例，可以滿足關系式i ^ 2b，其中i是第一圖像捕捉元件412的寬度，換句話說，是可被第一圖像捕捉元件412圖像捕捉到的寬度，而b是第一圖像捕捉元件412的中心與成像透鏡200的中心之間的水平距離?？梢赃@樣說，當使用一個成像透鏡200和多個照相機來測量檢測板10的每個區(qū)域時，成像透鏡200和多個照相機應該滿足關系式i ^ 2b，以便測量檢測板10的整個區(qū)域。在這種情況下，當如圖3所示第一圖像捕捉元件412與成像透鏡200的中心重合時，關系式i彡2b得到滿足，結果，可以被照相機的圖像捕捉元件進行圖像捕捉到的區(qū)域可以至少具有部分重合區(qū)域，并且由此測量檢測板10的整個區(qū)域。同時，雖然沒有描述檢測板10、成像透鏡200和第二照相機420之間的關系，然而，除了第一光束分離器310向第二照相機420提供光之外，檢測板10、成像透鏡200和第二照相機420之間的關系與檢測板10、成像透鏡200和第一照相機之間的關系實質相同。根據本實施例，圖I和圖2中的第一光束分離器310、第一照相機410和第二照相機420之間的關系與圖5和圖6中的第二光束分離器320、第一照相機410和第三照相機430之間的關系實質相同，并且圖I和圖2中的入射光Li、透射光LI和反射光L2之間的關系與圖5和圖6中的透射光LI、透射-透射光L3和透射-反射光L4之間的關系實質相同。因此，將省略對圖5和圖6中的第二光束分離器320、第一照相機410和第三照相機430之間的關系以及圖5和圖6中的入射光LI、透射-透射光L3和透射-反射光L4之間的關系的描述。將第三光束分離器330設置在第一光束分離器310與第二照相機420之間，并且第三光束分離器330向第二照相機420提供反射光L2的透過部分并反射該反射光的其余部分。換句話說，第三光束分離器330包括第三反射平面332，該第三反射平面332透射反射光L2的一部分并且反射反射光L2的其余部分。
第三反射平面332與成像透鏡200的基準平面210可以具有預定的角度，例如大約45度。此外，第三反射平面332可以透射反射光L2的大約50%，并且可以反射反射光L2的其余大約50%。同時，在本實施例中，反射-透射光L5是透過第三光束分離器330的反射光L2,反射-反射光L6是從第三光束分離器330反射的反射光L2。將第四照相機440設置在被提供從第三光束分離器330發(fā)出的反射-反射光L6的位置，并且第四照相機440包括可以對反射-反射光L6進行圖像捕捉的第四圖像捕捉元件442。第二照相機420和第四照相機440可以相對于第三對稱平面332a設置在對稱的位置處，該第三對稱平面332a是從第三反射平面332延伸的虛擬延伸平面。在本實施例，圖I和圖2中的第一光束分離器310、第一照相機410和第二照相機420之間的關系與圖5和圖6中的第三光束分離器330、第二照相機420和第四照相機440之間的關系實質相同，圖I和圖2中的入射光Li、透射光LI和反射光L2之間的關系與圖5和圖6中的反射光L2、反射-透射光L5和反射-反射光L6之間的關系實質相同。因此，將省略對圖5和圖6中的第三光束分離器330、第二照相機420和第四照相 機440之間的關系以及圖5和圖6中的反射光L2、反射-透射光L5和反射-反射光L6之間的關系的描述。在本實施例中，板檢測裝置被描述為具有三個光束分離器(310、320、330)和四個照相機(410、420、430、440)，然而，在某些情況下，光束分離器的數量和照相機的數量可以改變。換句話說，當將附加的光束分離器設置在光束分離器之一與照相機之一之間時，附加的照相機可以設置為對由該附加的光束分離器提供的反射光進行圖像捕捉，因此光束分離器的數量和照相機的數量可以繼續(xù)增加。根據本實施例，通過增加光束分離器的數量來改變從成像透鏡200透過的光的分束光路，從而對使用一個成像透鏡的圖像捕捉區(qū)域進行增加。雖然已基于本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，然而，本領域技術人員可以在本發(fā)明所附的權利要求的精神或范圍內對本發(fā)明進行修改或改進。
權利要求
1.一種板檢測裝置，包括 至少一個照明組件，其向檢測板提供圖案光； 成像透鏡，其透射從所述檢測板反射的所述圖案光； 第一光束分離器，其透射從所述成像透鏡透過的所述圖案光的一部分，并且反射從所述成像透鏡透過的所述圖案光的其余部分； 第一照相機，其通過接收透過所述第一光束分離器的所述圖案光(下文中稱為“透射光”)執(zhí)行圖像捕捉；以及 第二照相機，其通過接收從所述第一光束分離器反射的所述圖案光(下文中稱為“反射光”)執(zhí)行圖像捕捉。
2.根據權利要求I所述的板檢測裝置，其中，所述第一光束分離器包括 第一反射平面，將所述圖案光從所述成像透鏡提供至所述第一反射平面，所述第一反射平面透射所提供的所述圖案光的一部分并且反射所提供的所述圖案光的其余部分。
3.根據權利要求2所述的板檢測裝置，其中，所述第一反射平面與所述成像透鏡的基準平面形成預定角度。
4.根據權利要求3所述的板檢測裝置，其中，所述第一照相機和所述第二照相機對所述檢測板的不同區(qū)域進行圖像捕捉。
5.根據權利要求4所述的板檢測裝置，其中，將所述第一照相機和所述第二照相機設置在不同的方向上。
6.根據權利要求2所述的板檢測裝置，其中，所述第一反射平面透射從所述成像透鏡提供的所述圖案光的50%并且反射從所述成像透鏡提供的所述圖案光的50%。
7.根據權利要求I所述的板檢測裝置，其中，所述第一照相機的圖像捕捉元件的中心線與所述成像透鏡的中心線設置為彼此不吻合。
8.根據權利要求7所述的板檢測裝置，其中，滿足關系i>2b， 其中i是所述第一照相機的所述圖像捕捉元件的寬度，而b是所述第一照相機的所述圖像捕捉元件的中心與所述成像透鏡的中心之間的水平距離。
9.根據權利要求I所述的板檢測裝置，其中，由所述第一照相機測量的第一區(qū)域與由所述第二照相機測量的第二區(qū)域具有至少部分重合區(qū)域。
10.根據權利要求9所述的板檢測裝置，其中，所述第一照相機的圖像捕捉元件的中心線與所述成像透鏡的中心線設置為彼此不吻合。
11.根據權利要求I所述的板檢測裝置，還包括 第二光束分離器，其設置在所述第一光束分離器與所述第一照相機之間，所述第二光束分離器向所述第一照相機提供所述透射光的透過部分，并且反射所述透射光的其余部分；以及 第三照相機，其通過接收從所述第二光束分離器反射的光來執(zhí)行圖像捕捉。
12.根據權利要求11所述的板檢測裝置，其中，所述第二光束分離器包括 第二反射平面，其透射所述透射光的一部分并且反射所述透射光的其余部分， 所述第二反射平面與所述成像透鏡的基準平面形成預定角度。
13.根據權利要求11所述的板檢測裝置，還包括 第三光束分離器，其設置在所述第一光束分離器與所述第二照相機之間，所述第三光束分離器向所述第二照相機提供所述反射光的透過部分，并且反射所述反射光的其余部分；以及 第四照相機，其通過接收從所述第三光束分離器反射的光來執(zhí)行圖像捕捉。
14.根據權利要求13所述的板檢測裝置，其中，所述第三光束分離器包括 第三反射平面，其透射所述反射光的一部分并且反射所述反射光的其余部分，以及 所述第三反射平面與所述成像透鏡的基準平面形成預定角度。
全文摘要
本發(fā)明公開一種板檢測裝置，其能夠提高檢測精度。該板檢測裝置包括至少一個照明組件、成像透鏡、第一光束分離器、第一照相機和第二照相機。照明組件向被檢測的板發(fā)射光，而成像透鏡透射從被檢測板反射的光。第一光束分離器透射從成像透鏡透過的光的一部分，并反射該透過光的其余部分。第一照相機接收透過第一光束分離器的光并捕捉圖像，而第二照相機接收由第一光束分離器反射的光并捕捉圖像。根據本發(fā)明，由于僅使用一個成像透鏡來檢測板，因此與使用具有光軸差異或放大率差異的多個成像透鏡的常規(guī)裝置相比，防止了檢測精度的降低。
文檔編號G01N21/88GK102782446SQ201180010004
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權日2010年1月18日
發(fā)明者全文榮, 尹相圭, 洪鐘圭, 許湞, 金弘珉 申請人:株式會社高永科技