[发明专利]自动对焦系统、方法及影像检测仪器

说明书

本发明揭露一种自动对焦系统、方法及运用此二者的影像检测仪器，该自动对焦系统主要包括一线形光源、一物镜、一遮光部件、一影像感测装置及一对焦调整模块。线形光源用以产生一道线形光斑。物镜用以接收线形光斑的一部分，并将线形光斑的该部分投射至一物件。遮光部件设于线形光源与物镜之间的光学路径上，用以部分地遮挡该线形光斑，以使线形光斑只有该部分进入物镜。该影像感测装置用以撷取物件与线形光斑的该部分，藉以得到一目标影像。此外，对焦调整模块用以根据目标影像中该线形光斑的该部分的长度、宽度及位置，判定物件的对焦状态，藉以调整物镜与物件之间的距离。

技术领域

本发明涉及自动对焦技术，尤指能够达到快速对焦的自动对焦系统、方法及运用此二者的影像检测仪器。

背景技术

传统精密检测通常包含有一光学仪器(例如：线扫描摄影机、面扫描摄影机等)用以对物件的表面取像，再以电脑影像处理技术来检出异物或图案异常等瑕疵。然而，在有些情况下，物件并不是乖乖静止地被检测仪器取像，而是会产生浮动的情形，一旦位置改变就会产生失焦的情形。

举例而言，在对应精密物件(例如面板)进行检测时，为避免物件于输送程序中因输送带刮伤或污损产生瑕疵，针对部分精密物件会设置气浮载台，使物件浮空并避免与下方平面直接接触。于输送的过程中欲对物件进行检测，物件因为气浮的作用，会悬浮在载台上方，悬浮的高度在相当的范围值内浮动(例如300um)，由于一般摄影机的景深只有35um，并不能将待测物精准的控制在景深范围内。是以，搭配所述的气浮载台势必要提供一种既快速又有效的对焦方式。

发明内容

本发明揭露一种有别于传统的自动对焦系统、方法及影像检测仪器，该自动对焦系统能使一线形光斑的第一部分经一物镜投射到一物件上，并对物件及线形光斑的该第一部分进行影像撷取以得到一目标影像，及利用影像处理技术取得目标影像中的该线形光斑的该第一部分的长、宽与位置，藉以判定物件的对焦状态，使得物镜可依据前述判定结果迅速调整到让物件对焦的位置。

具体而言，本发明的自动对焦系统包括一线形光源、上述的该物镜、一遮光部件、一影像感测装置及一对焦调整模块该线形光源用以产生线形光斑，例如线形的激光光斑。物镜用以接收线形光斑的该第一部分，并将线形光斑的该第一部分投射至物件。遮光部件设于线形光源与该物镜之间的光学路径上，用以部分地遮挡线形光斑的第二部分，使线形光斑只有该第一部分进入物镜。影像感测装置用以撷取物件与线形光斑的该第一部分，藉以得到目标影像。对焦调整模块用以耦接该影像感测装置，并接收该目标影像及对该目标影像进行影像处理与分析，以得到该目标影像中的该线形光斑的该第一部分的长度、宽度及位置，再根据目标影像中该线形光斑的该第一部分的长度、宽度及位置，判定该物件的对焦状态，藉以调整物镜与物件之间的距离。

较佳地，本发明的自动对焦系统可包括一会聚透镜、一反射镜、一第一分光镜、一第二分光镜及位于该影像感测装置的前方的一成像透镜。会聚透镜的入射面用以接收线形光源所发出的线形光斑。遮光部件设于会聚透镜的出光面与反射镜之间。反射镜用以将线形光斑的该第一部分反射至第一分光镜。第一分光镜用以续将线形光斑的该第一部分反射至物镜，并允许从物件反射回物镜的反射光与线形光斑的该第一部分穿透之。第二分光镜位于第一分光镜与成像透镜之间，用以接收来自第一分光镜的该反射光与线形光斑的该第一部分并将之反射至成像透镜。成像透镜用以将该反射光与线形光斑的该第一部分会聚成像于影像感测装置的一感测面，以产生上述的目标影像。

较佳地，本发明的自动对焦系统可更包括一驱动装置，驱动装置耦接对焦调整模块，用以根据对焦调整模块的判定结果对应驱动物镜移动，以调整物镜与物件之间的距离。

本发明的影像检测仪器除了包括上述的自动对焦系统之外，更包括一影像撷取装置及一照明单元。照明单元用以提供物件的照明，影像撷取装置用以在自动对焦系统的对焦调整模块判定物件为已对焦时，随即撷取物件的影像。