[發明專利]自動對焦系統、方法及影像檢測儀器

有效

• 申請號: 201611095248.6
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN107782732B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 黃家麟
• 申請（專利權）人: 由田新技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 郭曉宇;湯在彥

本發明揭露一種自動對焦系統、方法及運用此二者的影像檢測儀器，該自動對焦系統主要包括一線形光源、一物鏡、一遮光部件、一影像感測裝置及一對焦調整模塊。線形光源用以產生一道線形光斑。物鏡用以接收線形光斑的一部分，并將線形光斑的該部分投射至一物件。遮光部件設于線形光源與物鏡之間的光學路徑上，用以部分地遮擋該線形光斑，以使線形光斑只有該部分進入物鏡。該影像感測裝置用以擷取物件與線形光斑的該部分，藉以得到一目標影像。此外，對焦調整模塊用以根據目標影像中該線形光斑的該部分的長度、寬度及位置，判定物件的對焦狀態，藉以調整物鏡與物件之間的距離。

技術領域

本發明涉及自動對焦技術，尤指能夠達到快速對焦的自動對焦系統、方法及運用此二者的影像檢測儀器。

背景技術

傳統精密檢測通常包含有一光學儀器(例如：線掃描攝影機、面掃描攝影機等)用以對物件的表面取像，再以電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵。然而，在有些情況下，物件并不是乖乖靜止地被檢測儀器取像，而是會產生浮動的情形，一旦位置改變就會產生失焦的情形。

舉例而言，在對應精密物件(例如面板)進行檢測時，為避免物件于輸送程序中因輸送帶刮傷或污損產生瑕疵，針對部分精密物件會設置氣浮載臺，使物件浮空并避免與下方平面直接接觸。于輸送的過程中欲對物件進行檢測，物件因為氣浮的作用，會懸浮在載臺上方，懸浮的高度在相當的范圍值內浮動(例如300um)，由于一般攝影機的景深只有35um，并不能將待測物精準的控制在景深范圍內。是以，搭配所述的氣浮載臺勢必要提供一種既快速又有效的對焦方式。

發明內容

本發明揭露一種有別于傳統的自動對焦系統、方法及影像檢測儀器，該自動對焦系統能使一線形光斑的第一部分經一物鏡投射到一物件上，并對物件及線形光斑的該第一部分進行影像擷取以得到一目標影像，及利用影像處理技術取得目標影像中的該線形光斑的該第一部分的長、寬與位置，藉以判定物件的對焦狀態，使得物鏡可依據前述判定結果迅速調整到讓物件對焦的位置。

具體而言，本發明的自動對焦系統包括一線形光源、上述的該物鏡、一遮光部件、一影像感測裝置及一對焦調整模塊該線形光源用以產生線形光斑，例如線形的激光光斑。物鏡用以接收線形光斑的該第一部分，并將線形光斑的該第一部分投射至物件。遮光部件設于線形光源與該物鏡之間的光學路徑上，用以部分地遮擋線形光斑的第二部分，使線形光斑只有該第一部分進入物鏡。影像感測裝置用以擷取物件與線形光斑的該第一部分，藉以得到目標影像。對焦調整模塊用以耦接該影像感測裝置，并接收該目標影像及對該目標影像進行影像處理與分析，以得到該目標影像中的該線形光斑的該第一部分的長度、寬度及位置，再根據目標影像中該線形光斑的該第一部分的長度、寬度及位置，判定該物件的對焦狀態，藉以調整物鏡與物件之間的距離。

較佳地，本發明的自動對焦系統可包括一會聚透鏡、一反射鏡、一第一分光鏡、一第二分光鏡及位于該影像感測裝置的前方的一成像透鏡。會聚透鏡的入射面用以接收線形光源所發出的線形光斑。遮光部件設于會聚透鏡的出光面與反射鏡之間。反射鏡用以將線形光斑的該第一部分反射至第一分光鏡。第一分光鏡用以續將線形光斑的該第一部分反射至物鏡，并允許從物件反射回物鏡的反射光與線形光斑的該第一部分穿透之。第二分光鏡位于第一分光鏡與成像透鏡之間，用以接收來自第一分光鏡的該反射光與線形光斑的該第一部分并將之反射至成像透鏡。成像透鏡用以將該反射光與線形光斑的該第一部分會聚成像于影像感測裝置的一感測面，以產生上述的目標影像。

較佳地，本發明的自動對焦系統可更包括一驅動裝置，驅動裝置耦接對焦調整模塊，用以根據對焦調整模塊的判定結果對應驅動物鏡移動，以調整物鏡與物件之間的距離。

本發明的影像檢測儀器除了包括上述的自動對焦系統之外，更包括一影像擷取裝置及一照明單元。照明單元用以提供物件的照明，影像擷取裝置用以在自動對焦系統的對焦調整模塊判定物件為已對焦時，隨即擷取物件的影像。