[發(fā)明專利]3D表面測(cè)量的系統(tǒng)與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780047289.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN109642787B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟令飛;江俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 穆拉有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25;G06T1/00;G06T7/60;H04N5/225
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 沈錦華

1.一種3D表面測(cè)量系統(tǒng)包括：

一工程照明系統(tǒng)，其配置為提供至少一個(gè)光束依次入射到待成像樣品表面的N個(gè)照明方向，其中每個(gè)光束包含不同強(qiáng)度的照明光線，在操作期間，以不同方向配置的每個(gè)光束的照明光線會(huì)聚到所述樣品的所述表面；

第一相機(jī)，具有成像鏡頭和至少一個(gè)傳感器，被配置為基于接收自被照亮樣品的光獲取強(qiáng)度圖像，在所述至少一個(gè)光束指向所述N個(gè)照明方向中的一者時(shí)獲取每一強(qiáng)度圖像；以及

一配置為執(zhí)行指令的控制器來：

確定所述至少一個(gè)傳感器的多個(gè)傳感器像素的每個(gè)傳感器像素處的傳感器響應(yīng)，從對(duì)應(yīng)于所述N個(gè)照明方向的所述強(qiáng)度圖像確定所述傳感器響應(yīng)；

將每個(gè)傳感器像素處的傳感器響應(yīng)與多個(gè)預(yù)先確定的傳感器響應(yīng)中的一個(gè)匹配，以在每個(gè)傳感器像素處確定表面法線；以及

通過合并所述至少一個(gè)傳感器的所述多個(gè)傳感器像素的確定的表面法線來構(gòu)造所述樣品的所述表面的表面法線圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述工程照明系統(tǒng)包括：

具有至少一個(gè)光源的照明設(shè)備；以及

一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件，配置為基于來自至少一個(gè)光源的光產(chǎn)生和傳播至少一個(gè)光束到樣品表面和把來自照明表面的光傳播到所述第一相機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件包括一個(gè)漫射器，其配置為根據(jù)漫射器的透射輪廓將照明從至少一個(gè)光源擴(kuò)散以產(chǎn)生每個(gè)光束的不同強(qiáng)度的照明光線。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述漫射器透射輪廓配置為根據(jù)高斯或類高斯分布將不同強(qiáng)度的照明光線擴(kuò)展到不同角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件還配置為根據(jù)一個(gè)線性梯度將不同強(qiáng)度的照明分配在不同角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件還配置為根據(jù)一個(gè)隨機(jī)分布將不同強(qiáng)度的照明分配在不同角度。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，還包括一個(gè)附加的照明光源，其配置為將照明引導(dǎo)到以一個(gè)傾斜的角度入射樣品表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件包括：

一鏡子，配置為接收來自至少一個(gè)光源的照明光線；以及

一光束分束器，配置為來自鏡子的照明光線和將照明光線反射到樣品表面，并配置為透射從樣品表面反射的光。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件包括：

一具有多個(gè)中性密度濾光器的組合濾光器，該組合濾光器配置為設(shè)計(jì)來自至少一個(gè)光源的照明為所述至少一個(gè)光束的每一者的不同強(qiáng)度的照明光線，每個(gè)中性密度濾光器與一個(gè)照明光線相關(guān)聯(lián)；以及

一準(zhǔn)直器，配置為準(zhǔn)直傳自組合濾光器的照明光線。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述工程照明系統(tǒng)包括：

一具有多個(gè)照明元件的照明陣列，所述照明陣列配置為在單個(gè)曝光時(shí)間激活其中一個(gè)照明元件；以及

一準(zhǔn)直器，配置為準(zhǔn)直接收自一個(gè)被激活照明元件的光；以及

一漫射器，配置為根據(jù)一漫射器的透射輪廓將來自準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直照明擴(kuò)展為每個(gè)光束的不同強(qiáng)度的照明光線。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，還包括一運(yùn)動(dòng)設(shè)備，配置為將樣品和/或工程照明和相機(jī)一起操作。

12.根據(jù)權(quán)利要求11的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)設(shè)備配置為將樣品和/或工程照明以及相機(jī)一起操縱以將照明光線移動(dòng)到樣品表面的不同區(qū)域。

13.根據(jù)權(quán)利要求11的3D表面測(cè)量系統(tǒng)，所述運(yùn)動(dòng)設(shè)備配置為將樣品和/或工程照明以及相機(jī)一起操縱以將照明光線引導(dǎo)到N個(gè)照明方向。