用于對均勻照射物品成像的裝置制造方法
【專利摘要】描述了一種用于對均勻照射物品成像的裝置。這里提供一種裝置，包括配置為將光子反射到物品的表面的反射表面，配置用于支承物品的平臺，以及組件。某些實(shí)施例中，組件配置用于發(fā)射光子通過物品到達(dá)反射表面。組件進(jìn)一步配置為采用光子的輻照對物品成像。
【專利說明】用于對均勻照射物品成像的裝置
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求2012年10月10日由Ahner等提交的美國臨時專利申請N0.61 / 712，186的權(quán)益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]這里提供了裝置，包括:反射表面，配置用于將光子反射到物品的表面；配置用于支承物品的平臺(stage);以及組件。在某些實(shí)施例中，組件配置用于穿過物品向反射表面發(fā)射光子。組件進(jìn)一步配置用于采用光子的輻照對物品成像。
[0004]本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)及方面參考如下附圖、說明書和附加附加權(quán)利要求可以
更好的理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1示出根據(jù)實(shí)施例的配置用于產(chǎn)生均勻照射物品的圖像的裝置。
[0006]圖2示出根據(jù)一個實(shí)施例的配置成均勻照射物品的組件。
[0007]圖3示出根據(jù)某些實(shí)施例的透鏡的折射率分布。
[0008]圖4示出根據(jù)一個實(shí)施例的配置用于通過在一段時間間隔內(nèi)向物品投射光子來產(chǎn)生均勻照射物品的圖像的裝置。
[0009]圖5示出根據(jù)一個實(shí)施例的投射在物品表面上的基于光子的形式的鷹眼透視圖。
[0010]圖6示出根據(jù)一個實(shí)施例投射在物品表面上的基于光子的形式的鷹眼透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在詳細(xì)說明不同實(shí)施例之前，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解實(shí)施例并不由于這些實(shí)施例中的元件變化而是限制性的。同樣應(yīng)當(dāng)理解的是這里說明和/或表示的一個特定實(shí)施例具有的元件已經(jīng)與特定實(shí)施例分離，并且可選擇的可以與其他若干實(shí)施例合并或者替代這里所述的其他若干實(shí)施例中的元件。
[0012]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解這里所使用的術(shù)語目的在于描述發(fā)明的概念，并且術(shù)語并不是用于限制。除非特意說明，普通數(shù)字(例如，第一，第二，第三等)用于區(qū)分或者確認(rèn)一組元件或者步驟中的不同元件或步驟，并不是對其中實(shí)施例中的元件和步驟施加系列的或數(shù)字的限制。例如，“第一”，“第二”和“第三”元件或步驟無需按照這一順序出現(xiàn)，并且相關(guān)的實(shí)施例無需限定到三個元件或步驟。應(yīng)當(dāng)理解，除非特別說明，任何標(biāo)記，例如“左”，“右”，“前”，“后”，“頂端”，“底部”，“向前”，“反轉(zhuǎn)”，“順時針”，“逆時針”，“上”，“下”或者其他類似術(shù)語例如“上部”，“下部”，“之后”，“之前”，“垂直”，“水平”，“接近”，“遠(yuǎn)離”等的使用是為了方便而不是用于暗示，例如，特殊固定位置，方位或方向。也應(yīng)當(dāng)理解單數(shù)形式“一”，“一個”和該”包括復(fù)數(shù)參考，除非背景清楚的指示。
[0013]除非定義，這里所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有和實(shí)施例所涉及【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)技術(shù)人員通常理解含義相同的意義。[0014]可以對生產(chǎn)線上制造的物品的某些特征進(jìn)行檢查，包括缺陷，例如顆粒和著色污染，刮痕和空洞，這些缺陷可能降低物品或者包括該物品的系統(tǒng)的性能。例如，針對微粗糙度，例如凹陷或隆起之類的缺陷，和/或污染對在視覺上光滑的硬盤執(zhí)行最終檢查。
[0015]某些實(shí)例中，通過照相機(jī)對物品成像執(zhí)行缺陷探測和檢查。為了區(qū)分不同類型的特征，通過光子發(fā)射器適當(dāng)照亮物品。然而，放在物品上當(dāng)?shù)墓庾影l(fā)射器會引起相機(jī)捕獲的反射光和/或漫射光，從而阻礙檢測某些特征和缺陷的能力。另外，根據(jù)光子發(fā)射器相對于物品的角度和位置，照射在物品上的光子數(shù)量分布不均勻，也會引起某些特征和缺陷不會被檢測到。因此，這里提供了配置采用基本上均勻的照射來為物品成像的設(shè)備，以及管理反射光和漫射光的布置。
[0016]這里所述的某些實(shí)施例中，裝置配置用于定位物品來在(I)光子發(fā)射器與(2)反射表面和相機(jī)之間成像。在這種布置中，采用均勻照射的物品在沒有檢測到反射光子，反射光，漫射光子和/或漫射光的情況下成像，從而導(dǎo)致同類型特征和缺陷的更大可檢測性以及檢查。例如，高功率光源通過硬盤中心將光投射到錐形鏡上，將投射的光反射到硬盤的表面上。該實(shí)例中，通過將光從光源投射到錐形鏡，而不是直接投射到硬盤表面，錐形鏡的角度和彎曲度用于管理漫射光和從硬盤表面反射的光。特別地，錐形鏡可以配置有特定角度和彎曲度，其防止相機(jī)檢測和記錄漫射光以及從表面反射的光。采用這種方式，通過產(chǎn)生更細(xì)節(jié)以及那些物品特征更清晰的圖像，基本上不會被漫射光和物品(例如，硬盤，反射表面，介質(zhì)，濺射面等)表面反射光阻礙，基于圖像的檢測得以改善。
[0017]某些實(shí)施例中，裝置可包括透鏡，用于傳送光子發(fā)射器的光子到反射表面，從而對均勻照射物品成像。該透鏡可配置用于重新分布從光子發(fā)射器接收到的光子，這樣隨著光子跨物品的表面從最初位置被投射到物品的表面上的最終位置，透鏡單調(diào)地增加光子通量。采用這種方式，物品的整個表面被均勻(或者基本上均勻的)地輻射。
[0018]示例性實(shí)例中，配置用于對圓盤成像的裝置可包括透鏡，其通過盤中心傳送來自光源的光并將其傳送到錐形鏡，該錐形鏡將光反射回盤的表面。該實(shí)例中，為了均勻照射盤的表面，當(dāng)光跨盤的表面從內(nèi)圓周投射到盤的外圓周時，透鏡增加光子通量。換句話說，當(dāng)圓盤的環(huán)形表面區(qū)域隨著盤半徑而增加時，透鏡通過增加光子通量重新分配了光子通量?？梢岳斫獾氖菫榱嗽谡麄€盤面上，每個單元區(qū)域具有相同的光功率(例如，均勻照亮，均勻輻照度)，隨著光投射到盤面光子通量根據(jù)半徑變化而增加。正如例子中所說明的，透鏡通過重新分配光子通量計及圓盤半徑的變化。
[0019]某些實(shí)施例中，這里所述的裝置可通過在物品的不同位置投射光子并且后續(xù)記錄物品的這些圖像來對均勻照射的物品成像。然后，裝置從這些所記錄的均勻照射物品的圖像生成一個合成圖像。例如，裝置包括投影儀，在一段特定或者預(yù)定間隔內(nèi)投射例如環(huán)或者點(diǎn)(例如，小光子點(diǎn))形式成形的光子到物品表面。該光子形式可以投射到物品的初始位置上，然后在特定間隔內(nèi)跨物品移動到表面位置上的最終位置。這一場景中，相機(jī)配置用于隨著光子形式跨物品移動而記錄物品的圖像。該裝置然后進(jìn)一步基于所記錄的均勻照射的物品圖像產(chǎn)生合成圖像。采用這種方式，這里所述的裝置提供了一種通過在一時間段——而非單個瞬間一上投射光子對均勻照射物品產(chǎn)生圖像的機(jī)構(gòu)，。
[0020]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的配置用于產(chǎn)生均勻照射物品的圖像105的裝置。該裝置100包括，但不限于:支承光子發(fā)射器120的平臺110，包括透鏡140并且進(jìn)一步支承物品150的圓柱平臺130，反射表面160，相機(jī)170，以及計算機(jī)180。可以理解的是這里所述的裝置是示例性的，并不是用于限定發(fā)明概念的范圍。
[0021]某些實(shí)施例中，裝置100可被配置成產(chǎn)生均勻照射物品的圖像。例如，光子發(fā)射器120向透鏡140投射光子。透鏡140將這些光子傳送到反射表面160。某些實(shí)例中，附圖2中詳述的，透鏡140通過相對于長度(例如物品150的半徑155)單調(diào)增加光子通量來重新分配從光子發(fā)射器120接收的光子通量。通過相對于物品150的長度增加光子通量，可達(dá)成物品每個單元區(qū)域均勻或者一致的光子功率量(例如，均勻照射，均勻照亮)。一旦光子通量從透鏡140傳遞到反射表面160上，反射表面160將光子通量反射到物品150的表面。然后，相機(jī)170對物品成像，并且圖像由計算機(jī)180存儲和記錄。
[0022]在繼續(xù)說明裝置100的不同組件之前，可以理解的是這里所述的物品150可以是但不限于半導(dǎo)體晶片，磁性記錄介質(zhì)(例如，用于硬盤驅(qū)動的硬盤)以及它們制造過程中任意階段的工件。
[0023]現(xiàn)在參考平臺110，某些實(shí)施例中，平臺110支承光子發(fā)射器120。某些實(shí)施例中，平臺Iio可以是壓電控制平臺，例如原子力顯微鏡(“AFM”)平臺。某些實(shí)例中，平臺110可以是一個或者多個組件的腔室。例如，平臺110容納功率源，光子發(fā)射器120的光纖電纜，和/或與光子發(fā)射器120 —起使用的波和/或偏振濾光器。
[0024]裝置100進(jìn)一步包括平臺110支承并且放置在透鏡140附近用于向透鏡140發(fā)射和投射光子的光子發(fā)射器120。某些實(shí)例中，光子發(fā)射器120可以是高功率光源，例如固態(tài)光源和/或激光。某些實(shí)施例中，光子發(fā)射器120可以發(fā)射白光，藍(lán)光，UV光，紅外，相干光，非相干光，漫射光，非漫射光，或者其某一組合?？梢岳斫獾氖撬懻摰墓獾念愋蛢H僅是實(shí)例，而不是用于限定這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，光子發(fā)射器120或者光源發(fā)射可以用于照亮物品150和對其成像的任意類型的光子。
[0025]現(xiàn)在參考圓柱平臺130，圓柱平臺130位與光子發(fā)射器120之上并且容納透鏡140。另外，圓柱平臺130支承物品150從而允許物品150能夠放在光子發(fā)射器120或者光源和透鏡140與反射鏡160之間。某些實(shí)例中，圓柱平臺在另一個位置(例如，第一，第二或某一第三位置)支承物品150，該位置允許物品150被均勻照射。某些實(shí)施例中，圓柱平臺130可包括加快或者夾持系統(tǒng)(沒有示出)來固定物品150。例如，圓柱平臺130包括靠近物品150的內(nèi)徑184的夾子。在一個例子中，圓柱平臺130包括靠近外徑186的夾子。某些實(shí)例中，圓柱平臺130是透明平臺，如圖1中所示。某些實(shí)例中，圓柱平臺可以是不透明平臺。
[0026]盡管附圖1中例示了圓柱平臺，但是其目的是示例性的而不是意欲限制這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，替代圓柱平臺，使用矩形棱鏡狀平臺，三角形棱鏡狀平臺，或者配置用于在(I)光子發(fā)射器和/或光源和/或透鏡以及(2)反射表面之間支承物品的平臺。
[0027]裝置100還包括透鏡140。透鏡140配置用于向反射表面160傳送來自光子發(fā)射器120的光子。例如,透鏡透過物品150向反射表面160傳送來自光子發(fā)射器120的光子。某些實(shí)施例中，透鏡140配置用于重新分配接收到的來自光子發(fā)射器120的光子，這樣可以均勻照射物品150。例如，透鏡140可配置用于接收來自光子發(fā)射器150的光子通量，并且重新分配光子通量，這樣當(dāng)物品150的環(huán)形表面面積隨著半徑155增加時，透鏡140單調(diào)增加了投射在物品150表面上的光子通量。換句話說，隨著在物品150的表面182上從初始位置184(例如內(nèi)徑)到最終位置(例如外徑)投射光子，透鏡增加了光子通量，以便獲得物品150的整個表面上每個單元區(qū)域的相同光能(例如均勻照射)，如圖2中詳細(xì)說明的。
[0028]某些實(shí)施例中，透鏡140為一定的折射率分布的梯度折射率透鏡(“gradient-1ndex:GRIN，)，物鏡，或者梯度折射率透鏡和物鏡的組合?？梢岳斫獾氖沁@里所述的透鏡是示例性的，而不是用于限制這里所述概念的范圍。透鏡140可以是配置用于傳輸光子并且以允許物品(例如物品150)被均勻照射的方式改變光子通量的透鏡。
[0029]如圖1所示，透鏡140容納在圓柱平臺130內(nèi)。某些實(shí)例中，透鏡140的直徑可與反射表面160的基底的直徑相同或類似。某些實(shí)例中，透鏡140的直徑的范圍從與反射表面160的基底直徑相同的直徑到與物品150的中心孔188的直徑相同或類似的直徑。可以理解的是，這里所述的直徑是某些說明性實(shí)例，并不是用于限定這里所述的概念的范圍。某些實(shí)例中，透鏡140的直徑可配置成均勻照射物品150表面的形式。
[0030]盡管附圖1表示了單個透鏡，也僅僅是一個實(shí)例，而不是用于限制這里所述概念的范圍。某些實(shí)例中，可以使用多于一個的透鏡來從光子發(fā)射器向反射表面?zhèn)魉凸庾?。進(jìn)一步可以理解的是透鏡140與光子發(fā)射器120，反射表面160和相機(jī)170對齊的例示僅僅是示例性示例，而不是用于限定這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，透鏡140可以放置在偏離中心，以一定角度或者按照允許透鏡向反射表面160發(fā)送來自光子發(fā)射器150的光子從而均勻照射物品150表面的形式來放置。
[0031]裝置100包括置于物品150之上的反射表面160。反射表面160接收來自透鏡140穿過物品150的中心孔188的光子，并且將光子反射到物品150的表面，正如光線a，b和c表示的。如圖1所示的，反射表面160為錐形鏡。某些實(shí)施例中，替代錐形鏡,反射表面160可以為拋物面鏡，凹面鏡，凸面鏡，和/或配置用于將光子反射到物品表面的反射表面。某些實(shí)施例中，反射表面160的曲率190可基于透鏡140的系數(shù)分布(index profile)配置為假根據(jù)基本上線性或者非線性，如圖2和3中更為詳細(xì)說明的。
[0032]某些實(shí)施例中，裝置100包括相機(jī)170。某些實(shí)施例中，相機(jī)170可與計算機(jī)180通信耦合。某些實(shí)施例中，相機(jī)170可配置用于記錄均勻照射物品150的圖像并且將這些記錄的圖像傳送給計算機(jī)180用于存儲和特征分析。某些實(shí)施例中，相機(jī)170可以是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)相機(jī),科學(xué)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“scientific complementarymetal oxide semiconductor:sCM0S”)相機(jī)，電荷稱合器件(“CO)”)相機(jī)，或者配置用于在特征檢測和標(biāo)識時使用的相機(jī)。盡管附圖1中示出一個相機(jī)，其目的僅僅是示例性的，并不是用于限制實(shí)施例的保護(hù)范圍。某些實(shí)施例中，裝置100可包括配置用于記錄物品圖像的多個相機(jī)。
[0033]另外，裝置100包括計算機(jī)180。某些實(shí)施例中，計算機(jī)180可與相機(jī)170通信耦合從而存儲相機(jī)170記錄的物品150的圖像。某些實(shí)施例中，計算件180基于所記錄的物品的圖像產(chǎn)生基本上均勻照射物品的合成圖像。某些實(shí)施例中，計算機(jī)180可與光子發(fā)射器120通信耦合從而使得光子發(fā)射器120根據(jù)預(yù)定調(diào)度發(fā)射光子。某些實(shí)例中，計算機(jī)180向光子發(fā)射器120發(fā)信號來向透鏡140發(fā)射預(yù)定光子通量。某些實(shí)施例中，計算機(jī)180可進(jìn)一步配置為標(biāo)識物品150的特征，例如盤缺陷。可以理解的是計算機(jī)180可以為臺式機(jī)，工作站，便攜設(shè)備(例如，移動設(shè)備，平板電腦，筆記本或者智能手機(jī))，或者可以配置用于存儲圖像的計算設(shè)備。
[0034]現(xiàn)在參考附圖2，根據(jù)實(shí)施例示出了配置用于均勻照射物品的組裝件。組裝件200包括但不限于平臺202，光子發(fā)射器204，支承物品210的圓柱平臺206，透鏡208，以及錐形鏡212。某些實(shí)施例中，平臺202，光子發(fā)射器204，圓柱平臺206，透鏡208，以及錐形鏡212分別基本上與附圖1中所述的平臺110，光子發(fā)射器120，圓柱平臺130，透鏡140和反射表面160類似。某些實(shí)施例中，組裝件200可以是裝置(例如附圖1的裝置100)的一部分。
[0035]某些實(shí)施例中，光子發(fā)射器204向透鏡208發(fā)射光子通量。然后透鏡208通過單調(diào)增加光子通量來重新分配從光子發(fā)射器204接收到的光子通量，這樣光子以均勻照射/照亮沿著長度方向(例如，物品210的半徑218)從初始表面位置(例如內(nèi)徑214)到最終表面位置(例如，外徑216)地投射在物品210的表面上。通過隨著光子沿著物品210的長度方向投射而增加光子通量，可達(dá)成物品的每個單元面積上均勻或一致的光子功率量(例如，均勻照射，均勻照明)。一旦光子從透鏡208傳送到錐形鏡212上，錐形鏡212就將光子反射到物品210的表面上。
[0036]如上所述的，為了獲得整個物品210表面上的均勻照射，當(dāng)光子在物品的表面上沿著物品210的長度(例如，半徑214)從初始位置(例如，內(nèi)徑214)到最終位置(例如，外徑216)地投射在物品的表面上時，透鏡208通過單調(diào)增加光子通量重新分配從光子發(fā)射器204接收到的特定光子通量的光子。例如，透鏡212重新分配從光子發(fā)射器204接收到的光子通量，從而相比于投射到反射表面上對應(yīng)于內(nèi)徑214的表面位置(例如，位置222)的光子通量，向反射表面上對應(yīng)于外徑216的表面位置(例如，位置220)投射更大的光子通量。采用這種方式，通過隨著光子沿著半徑218徑向向外投射，光子通量增加，物品被均勻照射。
[0037]可以理解的是，重新分配的光子通量以補(bǔ)償物品的表面位置與光源和/或光子源的相對距離。也就是說，就附圖2而言，隨著距離相對于錐形鏡212 (其反射從透鏡208接收到的光子)從內(nèi)徑214增加到外徑216，光子通量(例如，每單位時間的光子數(shù)量)增加，以補(bǔ)償物品的表面位置和錐形鏡之間的距離?？梢岳斫獾氖牵?dāng)同樣的光子通量投射到物品210的表面上時，物品的輻照度隨著光子從內(nèi)徑214投射到外徑216而降低。因此，通過如這里所述的用于計及表面位置對光子和/或光源的相對距離的重新分配光子通量，可達(dá)成均勻照射的物品。
[0038]如上所述，透鏡208配置用于通過相對于物品210長度(例如半徑218)單調(diào)增加相對于物品210長度(例如半徑218)的光子通量來重新分配接收來自光子發(fā)射器204的光子的光子通量。某些實(shí)施例中，這可以獲得基于透鏡208的折射率折射率曲線分布來實(shí)現(xiàn)。例如，透鏡208可以為梯度折射率透鏡GRIN透鏡，該GRIN透鏡可具有特定折射率分布，這樣相比于透鏡中心226，向透鏡208的外徑224重新定向更大量的光子，如光線d，e和f表示的。采用這種方式，向外投射在透鏡208的半徑224處或附近的光子通量比向外投射在透鏡208的中心226或附近的光子通量更大，從而導(dǎo)致與物品210的內(nèi)徑214附近表面上的光子通量相比，投射在透鏡210的外徑216附近表面上的光子通量更大?？梢岳斫獾氖枪饩€d，e和f僅僅是示例性的，并且進(jìn)一步可以理解的是，透鏡208可以從光子發(fā)射器204向錐形鏡212傳送多于三條的光線。
[0039]簡要的轉(zhuǎn)向附圖3，根據(jù)某些實(shí)施例示出透鏡折射率分布。某些實(shí)施例中，附圖1和2的透鏡140和208分別配置成具有這里所述的折射率分布。
[0040]附圖3提供了根據(jù)一個實(shí)施例作為透鏡半徑函數(shù)的折射率曲線。例如，這里所述的透鏡在透鏡外徑(例如附圖2的外徑224)的折射率大約為1.5，并且透鏡中心(例如，附圖2的中心226)附近的折射率大約為1.2，如曲線302所示(例如，透鏡I)。一實(shí)例中，這里所述的透鏡在透鏡的外徑處或附近的折射率大約為2，并且透鏡中心附近的折射率大約為1.5，如曲線304所示(例如，透鏡2)。某些施例中，這里所述的透鏡在透鏡的外徑附近的折射率大約為1.5，并且透鏡中心附近的折射率大約為2，如曲線306所示(例如，透鏡3)。
[0041]可以理解的是附圖3中說明的折射率曲線僅僅是示例性的，且不同折射率分布的不同透鏡也可以用于影響均勻照射物品的成像。另外，可以理解的是透鏡的折射率分布可基于用來形成透鏡的材料。某些實(shí)施例中，這里所述的透鏡使用同質(zhì)材料或者材料的組合。例如，這里所述的透鏡包括如下材料，諸如光學(xué)玻璃，塑料，鍺，硒化鋅，氯化鈉，和/或其組
口 ο
[0042]現(xiàn)在參考附圖2，如上所討論的，透鏡208的折射率分布可以用于通過重新分配如這里所述的光子通量影響均勻照射物品的成像。透鏡208將光子傳送到錐形鏡212上后，錐形鏡212將光子反射到物品210的表面。
[0043]盡管附圖2例示了具有從基底230到頂點(diǎn)32成角度的線性表面228的錐形鏡212，但是其目的在于示例性的而不是用于限制這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，錐形鏡212的表面228可以是非線性表面，例如凹面或者凸面。
[0044]某些實(shí)施例中，錐形鏡212的表面220的曲率可基于透鏡208的折射率曲線?？梢岳斫獾氖?，隨著光子從透鏡210的表面234出射，由于透鏡208的折射率分布，光子可以以特定角度(例如，入射角)入射到錐形鏡212上。這樣，光子進(jìn)一步以特定角度入射到物品210的表面。為了保證光子在物品210表面的入射角是防止相機(jī)(沒有示出)檢測到用于對物品210成像的反射光子和/或漫射光子/光的角度，錐形鏡212的表面228曲率可選擇成使得可以以特定所需入射角將光子導(dǎo)向物品210的表面。例如，錐形鏡212的表面228的曲率可調(diào)整為線性或者非線性從而使得光子以90度入射。某些實(shí)例中，錐形鏡212的表面228曲率可調(diào)整從而使得光子以從O度到180度(包含O度和180度)范圍的角度入射到表面。
[0045]某些實(shí)施例中，錐形鏡212的表228的曲率可進(jìn)一步基于物品210的表面曲率。某些實(shí)施例中，錐形鏡212的表面228可保持線性表面，如圖2所示，反而，透鏡208的表面234為凹面或者凸面從而影響光子在物品210表面的入射角。某些實(shí)施例中，透鏡208是各種透鏡的組合，例如GRIN透鏡，用以調(diào)整光子通量和光學(xué)透鏡來調(diào)整光子在物品210表面的入射角。例如，透鏡可被布置成使得GRIN透鏡在一端接收來自光子發(fā)射器的光子并且在另一端將光子發(fā)送給光學(xué)透鏡。該實(shí)例中，光學(xué)透鏡進(jìn)一步將光子傳送給反射表面，例如錐形鏡212。某些實(shí)施例中，錐形鏡212的表面228曲率和/或透鏡208的表面234的曲率是線性的和/或非線性的。通過調(diào)整錐形鏡212的表面228和/或透鏡208的表面234的曲率，可管理來自物品210表面的光子反射和/或漫射光子/光，從而使得物品210具有更好的可視性和特征檢測。
[0046]盡管附圖2表示錐形鏡212，但是其目的在于示例性的并不是用于限定這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，不是用錐形鏡，而是使用拋物鏡或者可以使用附圖1中所述的反射鏡。進(jìn)一步的，如圖2所示，組裝件200提供了一種能夠均勻照射物品的機(jī)構(gòu)，并且進(jìn)一步管理來自物品表面的反射光子和漫射光子/光，這允許得到物品的更好圖像以用于特征探測和檢查。
[0047]現(xiàn)在參考附圖4，根據(jù)實(shí)施例示出了一種配置用于通過在一段時間間隔向物品投射光子來產(chǎn)生均勻照射物品的圖像的裝置。裝置400包括但不限于用于支承投影儀404的平臺402，用于支承物品408的圓柱平臺406，反射表面410，相機(jī)412，以及計算機(jī)414。某些實(shí)施例中，裝置400基本上與附圖1的裝置100類似，除了裝置400包括投影儀404之外。例如，平臺402，圓柱平臺406，物品408，反射表面410，相機(jī)412以及計算機(jī)414基本上分別與附圖1中的平臺110，圓柱平臺130，物品150，反射表面160，相機(jī)170和計算機(jī)180類似。
[0048]某些實(shí)施例中，裝置400配置用于通過在一段時間間隔向物品表面投射基于光子的形式(photonbasedform)來產(chǎn)生均勻照射物品的圖像415。例如,投影儀404可投射光子成形形式(photon shaped form),例如光子成形環(huán)或者光子成形點(diǎn)。在一些實(shí)例中，當(dāng)反射表面410向物品408表面上反射光子形式時,相機(jī)412記錄一段時間間隔內(nèi)的一幅或者多幅物品圖像。然后，計算機(jī)414基于這些記錄的圖像生成一個均勻照射物品的合成圖像。
[0049]某些實(shí)施例中，投影儀404與相機(jī)412和反射表面410并列放置，并且進(jìn)一步被平臺402支承。如上所述的，這樣的布置可以允許對所反射的光子和/或漫射光子/光的管理。某些實(shí)施例中，投影儀404包括發(fā)射光子的光子發(fā)射器(沒有示出)。某些實(shí)例中，投影儀404的光子發(fā)射器基本上與附圖1的光子發(fā)射器120類似。某些實(shí)例中，投影儀404的光子發(fā)射器為金屬鹵素?zé)舻龋粋€或者多個發(fā)光二極管(“LEDs”)和/或激光器。
[0050]某些實(shí)施例中，投影儀404配置用于發(fā)射特定光子成形形式的光子，例如，光子成形環(huán)，光子成形點(diǎn)，光子成形帶，光子成形星，光子成形正方形，光子成形圓，光子成形矩形和/或某一用戶和/或系統(tǒng)選定的光子成形形式。某些實(shí)例中，投影儀404可以是數(shù)字光處理器(“DLP”)投影儀，包括數(shù)字微鏡設(shè)備(“DMD”)，其可將投影儀發(fā)出的光子的形狀操縱為特定光子形式(例如，環(huán)，點(diǎn))，如下詳述的。某些實(shí)例中，投影儀404可以為模擬投影儀，其可以被手動操縱以投射如這里所述的光子形式。
[0051]為了產(chǎn)生均勻照射物品的圖像，投影儀404在物品408的表面上投射光子形式。例如，投影儀404向物品408表面上的初始位置投射光子形式，并且一段時間間隔后，投影儀404在物品408的表面上移動光子形式至最終位置。隨著光子形式跨物品408的表面移動，相機(jī)412對物品成像并且將圖像傳送給計算機(jī)414。然后，計算機(jī)414基于相機(jī)412記錄的圖像產(chǎn)生均勻照射物品的合成圖像。某些實(shí)施例中，預(yù)定時間間隔范圍可以是從一微秒到數(shù)分鐘。例如，時間間隔可以是I秒，2秒，3秒，10秒，30秒，I分鐘，2分鐘，5分鐘，10分鐘，和/或15分鐘。某些實(shí)例中，用于投射光子形式的時間間隔可以為任意時間段和/或用戶和/或系統(tǒng)定義的時間間隔。
[0052]示例性示例中，為了產(chǎn)生均勻照射物品的合成圖像，投影儀404可被用于在物品408的表面上投射光環(huán)。最初，投影儀404穿過中心孔416將光子成形環(huán)投射到反射表面410上，該反射表面410在圖4中示為錐形鏡。應(yīng)當(dāng)注意到，反射表面410可被可互換地稱為錐形鏡或反射表面。該示例中，投影儀404在錐形鏡410的頂部418附近投射光子成形環(huán)。然后錐形鏡410在物品408的內(nèi)徑422附近反射光子成形環(huán)，如圖5的502中所示，這例示了投射在物品408的表面上的光子成形環(huán)的鷹眼透視圖。采用類似的形式，投影儀404隨后將光子成形環(huán)從頂端418到基底420地移動到錐形鏡410的不同位置上，以沿著物品408的半徑423徑向移動光子成形環(huán)，如圖5的504-508所不。
[0053]該實(shí)例中，為了對均勻照射物品成像，隨著光環(huán)從內(nèi)徑422到外徑426徑向外移，預(yù)定時間間隔的子時間間隔增加。更具體地，如果用于在物品408表面上投射光環(huán)的時間間隔是I秒，那么隨著光子成形環(huán)從初始位置(例如，內(nèi)徑422)移動到最終位置(例如，外徑426)，I秒的子時間間隔增加。也就是說，參考附圖5，如502中所例示的投射到物品408上的光子成形環(huán)會被投射達(dá)I微秒(μ S)的子時間間隔,而投射在504, 506,和508上的光子成形環(huán)分別投射達(dá)2μ8，4μ8，8μ8。期望的是隨著光子成形環(huán)沿著半徑423徑向向外朝外徑426移動，光子成形環(huán)被投射達(dá)更長時間間隔，從而增加暴露在物品408的表面上的光子通量數(shù)量，以便達(dá)成光子成形環(huán)所投射的每一位置上相同的輻照度。例如，如圖5中所示，光子成形環(huán)在502-508中輻照度相同。
[0054]進(jìn)一步期望的是I秒的時間間隔和I μ S，2 μ s，4 μ s，8 μ s的子時間間隔的討論是示例性的，并不是用于限制這里所述概念的范圍。例如，時間間隔和子時間間隔范圍從US到分鐘，或者任何其它用戶和/或系統(tǒng)確定的時間和子時間間隔。例如，時間間隔可以是I秒，2秒，3秒，10秒，30秒，I分鐘，2分鐘，5分鐘，10分鐘，和/或15分鐘。某些實(shí)例中，子時間間隔可以是I到10納秒或者20-50納秒，1-30 μ s，1-30秒和/或1-10分鐘。進(jìn)一步期望的是附圖5中說明的在四個不同的位置投射光子環(huán)是示例性的，目的不在于限定這里所述概念的范圍。例如，光子環(huán)可以投射在物品的多個位置上。例如，光子環(huán)可以投射到物品表面上少則兩個不同位置到多達(dá)數(shù)千個不同位置。
[0055]還期望的是，投影儀402將光子成形環(huán)從頂部418移動到基底420以從內(nèi)徑422向外徑426投射光子成形環(huán)是示例性的，而不是用于限制這里所述概念的范圍。例如，投影儀402可從基底420向頂部418移動光子成形環(huán)。這樣，投影儀404首先在外徑426上投射光環(huán)，然后在物品上向內(nèi)徑412投射光環(huán)。這一場景下，投影儀402隨著光子成形環(huán)在物品408上從外徑426到內(nèi)徑422移動而減少使位置暴露于光子成形環(huán)的時間間隔。
[0056]在另一個示例性實(shí)施例中，為了生成均勻照射物品的合成圖像，投影儀404用于在預(yù)定時間間隔內(nèi)在物品408的表面上投射光子成形斑和/或點(diǎn)。與如上所討論的投射光子成形環(huán)類似，投影儀404首先在錐形鏡410的上部418處或附近投射光子成形點(diǎn)。然后，投影儀404通過沿著中心軸428處理光子成形來在錐形鏡410的不同位置處接著投射光點(diǎn)。采用這種方式，當(dāng)錐形鏡410在預(yù)定時間間隔將光子成形點(diǎn)反射到物品408的表面上時，將光子從物品408的中心向物品408的外徑426投射為螺旋線，如圖6所示。附圖6表示在預(yù)定時間段內(nèi)投射在物品408的表面投射為螺旋線的光子成形點(diǎn)的鷹眼透視圖。
[0057]該實(shí)例中，為了獲得均勻照射物品的成像，投影儀404以一定速度(例如，速率)投射光點(diǎn)，該速度隨著光子成形點(diǎn)在從內(nèi)徑422到外徑426的向外螺旋線上移動而減小。例如，速度可按照K / r徑向速度分布逐漸變化，其中r為半徑(例如半徑423)，而K為投射光子成形點(diǎn)的速度的恒定比率。作為示例，光子成形點(diǎn)沿著半徑423在I秒的時間間隔內(nèi)徑向外移，并且光子成形的移動按K / r減速。一實(shí)例中，速度可按照a-K*r+rO逐漸變化，其中r0為初始半徑(例如，內(nèi)徑422)并且-K為速度變化的線性比率。應(yīng)當(dāng)理解的是，-K表示光子成形點(diǎn)發(fā)射到物品408的表面上的速度隨著光子成形點(diǎn)進(jìn)一步從內(nèi)徑422向外移動到外徑426而降低。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過降低光子成形點(diǎn)的速度，暴露在物品表面上的光子通量的量隨著光子向外沿著半徑423徑向移動而增加。采用這種方式，在物品408的每一個表面位置(光子成形點(diǎn)被投射在該表面位置上)入射相同的光子輻照度，因為光子通量的增加補(bǔ)償了隨著光點(diǎn)沿著半徑423移動到外徑426而帶來的物品408的半徑長度的增力口。例如，附圖6的螺旋線602從內(nèi)徑422到外徑426具有基本上均勻的輻照度。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解的是，對將光子成形點(diǎn)從頂部418移動到基底420從而將光子成形點(diǎn)從內(nèi)徑422投射到外徑426的投影儀402的討論是示例性的，并且并不是用于限定這里所述概念的范圍。例如，投影儀402可以將光子成形點(diǎn)從基底420移動到頂端418。因此，投影儀404首先將光子成形點(diǎn)投射到外徑426，然后將光子成形點(diǎn)穿過物品投射到內(nèi)徑422。這一場景下，投影儀402增加光子成形點(diǎn)跨物品408從外徑426移動到內(nèi)徑422的速度。
[0059]盡管上面討論的實(shí)例描述了投射儀以環(huán)或者點(diǎn)的形狀投射光子成形形式，但是所討論的也是示例性的，并不是用于限定這里所述概念的范圍。正如上所注意到的，投影儀422配置用于投射其他光子成形形式，例如星狀，正方形，三角形，長方形或者某些其他用戶和/或系統(tǒng)定義的光子成形形式。進(jìn)一步的，應(yīng)當(dāng)理解，附圖4的錐形鏡410的說明也是說明性的，而不是用于限定這里所述概念的范圍。某些實(shí)施例中，裝置400包括如圖1所說明的反射表面，例如拋物鏡，而不是錐形鏡。
[0060]現(xiàn)在參考相機(jī)412，某些實(shí)施例中，相機(jī)412隨著光子成形形式交替地從初始位置(例如，內(nèi)徑422)到最終位置(例如外徑426)投射到物品408的表面來在一個或多個預(yù)定時間段上記錄物品408的圖像。相機(jī)412此后會將記錄的圖像傳送給計算機(jī)414。
[0061]某些實(shí)施例中，計算機(jī)414基于所記錄的圖像產(chǎn)生均勻照射物品的合成圖像。某些實(shí)例中，計算機(jī)414可被編程為基于預(yù)定時間間隔對記錄的圖像進(jìn)行時間積分。某些實(shí)施中，計算機(jī)414可被編程為基于物品被成像時光子成形形式投射到物品的表面的速度(例如，速率)對記錄的圖像進(jìn)行積分。某些實(shí)施例中，計算機(jī)414進(jìn)一步配置為通過映射物品408的特征來執(zhí)行特征檢測和分析。例如，計算機(jī)414可被編程為使用像素插值進(jìn)行物品408的特征和缺陷的進(jìn)一步映射。某些實(shí)施例中，計算機(jī)414可配置用于使得投影儀404投射某些形狀的光子成形形式，控制對物品成像的時間，控制向物品408的不同表面位置投射光子成形形式的子時間間隔，和/或?qū)е码S著將光子成形形式從一個表面位置移動到物品408的另一個表面位置，投影儀以不同的速率投射光子成形形式。
[0062]這樣，這里提供了一種裝置，包括:配置用于發(fā)射光子的光子發(fā)射器；透鏡；反射表面；以及配置用于支承物品的平臺。某些實(shí)施例中，平臺置于透鏡和反射表面之間。透鏡配置用于接收來自光子發(fā)射器的光子，并且某些實(shí)施例中進(jìn)一步配置為用于向反射表面投射光子。某些實(shí)施例中，反射表面配置為用于接收來自透鏡的光子并且將光子以基本上均勻的光子輻照度反射到物品表面。
[0063]某些實(shí)施例中，裝置進(jìn)一步包括配置為用于對物品的表面成像的相機(jī)。某些實(shí)施例中，從包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)相機(jī)，科學(xué)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“sCMOS”)相機(jī)以及電荷耦合器件(“CCD”)相機(jī)的組中選擇相機(jī)。
[0064][0063]某些實(shí)施例中，透鏡配置為用于隨著光子穿過跨物品表面從初始位置投射到物品表面的最終位置投射光子而整體單調(diào)地增加光子通量來重新分配光子通量。某些實(shí)施例中，物品是包括內(nèi)徑和外徑的盤。在一些實(shí)施例中，與投射在反射表面上對應(yīng)于物品的內(nèi)徑的表面位置上的光子通量相比，透鏡將更大的光子通量投射到向反射表面上對應(yīng)于物品的外徑的表面位置。某些實(shí)施例中，透鏡從包括梯度折射率透鏡，物鏡，或者梯度透鏡和物鏡的組合的組中選擇。某些實(shí)施例中，反射表面為錐形鏡或者拋物鏡。某些實(shí)施例中，物品進(jìn)一步包括中心，該中心被配置成允許穿過其中投射光子通量密度。
[0065]這里同樣提供一種裝置，包括配置為用于向物品的表面反射光子的反射表面；配置為用于支承物品的平臺；以及配置為用于通過物品向反射表面發(fā)射光子的組件。某些實(shí)施例中，組件進(jìn)一步配置為用于采用光子的輻照對物品成像。
[0066]某些實(shí)施例中，組件配置為用于通過相對于物品的長度單調(diào)增加光子通量來投射光子通量。某些實(shí)施例中，組件包括透鏡和光子發(fā)射器。某些實(shí)施例中，配置組件以一種形式向反射表面上提供光子。
[0067]某些實(shí)施例中，提供光子形式包括向物品的表面上的最初位置提供光子形式，然后在一段時間間隔內(nèi)，將光子形式跨物品表面移動到物品的表面上的最終位置。某些實(shí)施例中，在一時間間隔內(nèi)將光子形式從物品的表面上的初始位置移動到物品的表面上的最終位置的速度降低。某些實(shí)施例中，組件包括配置用于提供光子的投影儀，配置用于在一時間間隔內(nèi)記錄物品的多幅圖像的相機(jī)，以及配置用于從基本上均勻照射下的多幅圖像生成物品的合成圖像。
[0068]這里進(jìn)一步提供一種裝置，包括配置用于以光子形式在一段時間間隔內(nèi)向反射表面上投射光子的投影儀。某些實(shí)施例中，反射表面配置用于在置于反射表面和投影儀之間的物品的表面上反射光子形式。某些實(shí)施例中，裝置進(jìn)一步包括計算機(jī)，配置用于基于隨著反射表面將光子形式反射在物品的表面在一段時間價格內(nèi)所記錄的物品圖像來產(chǎn)生基本上均勻照射物品的合成圖像。
[0069]某些實(shí)施例中，光子形式為環(huán)或者點(diǎn)。某些實(shí)施例中，時間間隔大約為I到2秒。某些實(shí)施例中，反射表面為錐形鏡或拋物鏡。
[0070]某些實(shí)施例中，投影儀配置用于在一段時間間隔內(nèi)向物品的初始表面投射光子，并且跨物品的表面移動光子形式到達(dá)物品的表面上的最終位置。某些實(shí)施例中，投影儀進(jìn)一步配置用于隨著光子形式從初始位置移動到最終位置增加投射光子形式的子時間間隔。某些實(shí)施例中，投影儀配置用于在一速度下將光子形式從物品的表面上的初始位置跨物品的表面移動至物品的表面上的最終位置，該速度隨著光子形式從初始位置移動到最終位置而降低。
[0071]盡管實(shí)施例的說明和/或表示采用特定實(shí)例的方式，并且盡管這些實(shí)施例和/或?qū)嵗恼f明盡可能詳細(xì)， 申請人:的目的不在于以任何方式將實(shí)施例的范圍限定的如此詳細(xì)。實(shí)施例的額外適用和/或修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在實(shí)施例外延范圍內(nèi)很明顯，并且在其更寬范圍，這些實(shí)施例包括這些適用和/或修改。相應(yīng)地，從前述實(shí)施例和/或?qū)嵗诓黄x實(shí)施例保護(hù)范圍的情況下可以有一定偏離，因為保護(hù)范圍僅受到適當(dāng)構(gòu)建的如下權(quán)利要求的限定。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 光子發(fā)射器，配置用于發(fā)射光子； 透鏡； 反射表面；以及 平臺，配置用于支承物品，其中 所述平臺被定位在所述透鏡和所述反射表面之間， 所述透鏡配置用于接收來自所述光子發(fā)射器的光子并且進(jìn)一步配置用于向所述反射表面投射光子，以及 所述反射表面配置用于接收來自所述透鏡的所述光子并且以基本上均勻的光子輻照度將光子反射到所述物品的表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括: 相機(jī)，配置用于對所述物品的表面成像， 其中所述相機(jī)從包括以下各項的組中選擇:互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“CMOS”)相機(jī)、科學(xué)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(“sCMOS”)相機(jī)、和電荷稱合器件(“CCD”)相機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透鏡配置用于通過隨著跨所述物品的所述表面從初始位置至所述物品的所述表面的最終位置投射光子而單調(diào)增加光子通量來重新分配光子通量。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述物品為包括內(nèi)徑和外徑的盤，以及 與投射到所述反射表面上對應(yīng)于所述物品的內(nèi)徑的表面位置上的光子通量相比，所述透鏡將更大的光子通量投射到所述反射表面上對應(yīng)于所述物品的所述外徑的表面位置上。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透鏡從包括以下各項的組中選擇:梯度折射率透鏡、物鏡、以及梯度透鏡和物鏡的結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反射表面為錐形鏡或拋物鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述物品進(jìn)一步包括中心，所述中心配置用于允許光子通量密度被投射通過。
8.一種裝置，包括: 反射表面，配置用于將光子反射到物品的表面上； 平臺，配置用于支承所述物品；以及 組件，配置用于通過物品將光子輻射到所述反射表面上，其中所述組件進(jìn)一步配置用于采用所述光子的輻照對所述物品成像。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述組件配置為通過相對于所述物品的長度單調(diào)增加光子通量來投射光子通量。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述組件包括透鏡和光子發(fā)射器。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述組件配置用于將一種形式的光子提供到反射表面上。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，提供光子形式包括將光子形式提供到所述物品的所述表面上的初始位置，并且在一時間間隔內(nèi)跨所述物品的所述表面將光子形式移動至所述物品的所述表面上的最終位置。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，將光子形式從所述物品的表面上的初始位置移動到所述物品的所述表面上的最終位置的速度在一時間間隔內(nèi)降低。
14.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述組件包括: 投影儀，配置用于提供光子； 相機(jī)，配置用于記錄一時間間隔上的多幅物品圖像；以及 計算機(jī)，配置用于從采用基本上均勻的輻照度下的所述多幅圖像生成所述物品的合成圖像。
15.一種裝置,包括: 投影儀，配置用于在一時間間隔內(nèi)向反射表面將一光子形式的光子投射到反射表面，其中所述反射表面配置用于將所述光子 形式反射到位于所述反射表面和所述投影儀之間的物品的表面上；以及 計算機(jī)，配置用于基于隨著所述反射表面將所述光子反射到所述物品的表面上而在一時間間隔內(nèi)所記錄的所述物品的圖像來生成基本上均勻照射的物品的合成圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于， 所述光子形式為環(huán)或者點(diǎn)；以及 其中所述時間間隔大約為I至2秒。
17.如權(quán)利要求15的裝置，其特征在于，所述投影儀配置用于將所述光子形式投射到所述物品的所述表面上的初始位置，并且在一時間間隔內(nèi)跨所述物品的所述表面將光子形式移動至所述物品的所述表面上的最終位置。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述投影儀進(jìn)一步配置為隨著光子形式從所述初始位置移動到所述最終位置增大投射光子形式的子時間間隔。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述投影儀配置用于在定速度下將光子形式從所述物品的所述表面上的初始位置跨所述表面移動至所述物品的所述表面上的最終位置，所述速度隨著所述光子形式從所述初始位置移動到所述最終位置而減小。
20.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述反射表面為錐形鏡或拋物鏡。
【文檔編號】G02B17/08GK103728717SQ201310753599
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月10日
【發(fā)明者】J·W·艾和, D·M·唐, S·K·H·王, H·L·洛特, S·K·麥克勞林, M·納西柔, F·扎瓦利徹 申請人:希捷科技有限公司