專利名稱:包括mems反射鏡的輪廓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光投影系統(tǒng)，更具體地，涉及使用微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
結(jié)構(gòu)光是將已知像素圖案(例如網(wǎng)格或水平條)投射在表面上的處理。當(dāng)撞擊該表面時(shí)已知圖案的變形允許傳感系統(tǒng)確定該表面的輪廓(例如特征的范圍或距離)。例如， 結(jié)構(gòu)光可被用于結(jié)構(gòu)光三維(3D)掃描儀。
現(xiàn)在參考圖1，圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光探測(cè)和測(cè)距(LIDAR)掃描系統(tǒng)10。 LIDAR系統(tǒng)10測(cè)量表面16的輪廓。系統(tǒng)10包括紅外(IR)源12、轉(zhuǎn)向鏡14、接收鏡18以及IR接收器20。
頂源12產(chǎn)生頂光束，通過(guò)轉(zhuǎn)向鏡14將該頂光束投射到表面16上。由接收鏡18 將從表面16反射掉的頂光引向頂接收器20上。然后，頂接收器20可基于所投射的頂光與所接收頂光之間的相位差生成相應(yīng)于表面16的輪廓的灰色映射(grey-mapping)。
這里提供的背景描述用于概括地介紹本申請(qǐng)的背景。在某種程度上在背景部分中描述的當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作，以及另外的在遞交時(shí)不能作為現(xiàn)有技術(shù)的該描述的各個(gè)方面，既不確切地也不隱含地被認(rèn)為是相對(duì)于本申請(qǐng)公開(kāi)內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于測(cè)量表面的輪廓的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)包括成像透鏡系統(tǒng)、圖像捕獲裝置、第一組微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡以及控制模塊。成像透鏡系統(tǒng)使用至少一個(gè)透鏡聚焦從所述表面反射的光，其中所述成像透鏡系統(tǒng)具有相應(yīng)的透鏡焦平面，并且其中從所述表面反射的光指示所述表面的輪廓。圖像捕獲裝置捕獲被聚焦的光，并產(chǎn)生相應(yīng)于被捕獲的光的數(shù)據(jù)，其中所述圖像捕獲裝置具有相應(yīng)的圖像焦平面，并且其中圖像焦平面不平行于透鏡焦平面。第一組MEMS反射鏡把聚焦后的光引向圖像捕獲裝置。控制模塊從圖像捕獲裝置接收相應(yīng)于所捕獲的光的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)確定所捕獲的光的聚焦質(zhì)量，并根據(jù)聚焦質(zhì)量控制第一組MEMS反射鏡，以保持透鏡焦平面和圖像焦平面間的沙伊姆弗勒傾斜條件。
測(cè)量表面輪廓的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)包括第一光系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、第一組MEMS反射鏡、接收系統(tǒng)以及控制模塊。第一光系統(tǒng)使用多個(gè)光源來(lái)產(chǎn)生第一光束，其中多個(gè)光源中的每一個(gè)產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的光束。光學(xué)系統(tǒng)控制光束以生成第一光圖案。第一組MEMS反射鏡將第一光圖案投射到所述表面上。接收系統(tǒng)接收從所述表面反射的、指示所述表面的輪廓的光，并產(chǎn)生相應(yīng)于接收到的光的數(shù)據(jù)?？刂颇K控制光系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和第一組MEMS 反射鏡中的至少一個(gè)，以將第二光圖案投射在所述表面上，其中第二圖案光是基于對(duì)應(yīng)于接收到的光的數(shù)據(jù)，并且其中第二光圖案不同于第一光圖案。[0013]通過(guò)具體實(shí)施方式
、權(quán)利要求
和附圖本發(fā)明的其他領(lǐng)域的適用性在將變得明顯。
具體實(shí)施方式
和具體的實(shí)例僅用于說(shuō)明而并不意圖限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)的說(shuō)明和附圖中可更充分地理解本發(fā)明，其中
圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LIDAR掃描系統(tǒng)的示意圖；
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的透鏡平面和成像平面之間的沙伊姆弗勒傾斜條件的示意圖；
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的示意圖；
圖;3B是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的的功能框圖；
圖4A-4B是分別說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的示例性干涉儀以及根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的示例性干涉測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；
圖5A-5B是分別說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的處理孔洞和凹槽的示例性方法的示意圖；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的示例性控制模塊的功能框圖；
圖7是根據(jù)本發(fā)明的用于修正結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的角度的示例性方法的流程圖；
圖8A-8B是根據(jù)本發(fā)明補(bǔ)償結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的溫度波動(dòng)的示例性方法的流程圖；以及
圖9是根據(jù)本發(fā)明操作結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面的描述實(shí)際上僅是實(shí)例而并非企圖限制本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容、本發(fā)明的應(yīng)用或使用。為了清楚起見(jiàn)，在附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)識(shí)別同樣的元件。正如這里所使用的，短語(yǔ)A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)被解釋為表示使用非排它邏輯或的邏輯(A或B或C)。 應(yīng)該理解，在不改變本發(fā)明的工作原理的情況下，可以以不同順序執(zhí)行方法中的步驟。
正如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊可以指執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專用的或成組的)和/或存儲(chǔ)器(共享的、專用的或成組的)、組合邏輯電路和/或提供所描述功能的其它適合的部件中的一部分，或包括以上這些部件。
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)具有有限的場(chǎng)深度。換句話說(shuō)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)由于有限的傳感深度而不能傳感表面的特定輪廓?？梢詫?shí)現(xiàn)沙伊姆弗勒傾斜條件(Scheimpflug tilt condition)以增加場(chǎng)深度。然而，由于傳感系統(tǒng)整個(gè)場(chǎng)深度上的線排列的聚焦限制， 因此在結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)(即，計(jì)量學(xué))中不能實(shí)現(xiàn)沙伊姆弗勒傾斜條件。
現(xiàn)在參考圖2，說(shuō)明沙伊姆弗勒原理。沙伊姆弗勒原理是描述當(dāng)透鏡平面61不平行于圖像平面63時(shí)光學(xué)系統(tǒng)(透鏡60和成像器62)的銳聚焦平面66的定位的幾何定理。 圖像平面63對(duì)應(yīng)于微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡64，微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡64將來(lái)自透鏡60的光反射到成像器62上。
換句話說(shuō)，當(dāng)斜切線(oblique tangent)從圖像平面63延伸，并且另一斜切線從透鏡平面61延伸時(shí)，他們?cè)阡J聚焦平面66也通過(guò)的線上相交。例如，在這種條件下，不平行于圖像平面的平面對(duì)象可完全聚焦。由此，可調(diào)節(jié)MEMS反射鏡64以保持成像器62上的聚焦條件。例如，MEMS反射鏡64可被調(diào)節(jié)到不同角度(由MEMS反射鏡65表示)以補(bǔ)償不同的銳聚焦平面67。
由此，提出包括光接收路徑中的多像素MEMS反射鏡陣列以保持沙伊姆弗勒傾斜條件的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許當(dāng)投影儀系統(tǒng)實(shí)時(shí)投射每條線時(shí)在聚焦條件下將每條線引向成像器。這樣，可使用具有較大孔徑的較小聚焦長(zhǎng)度成像透鏡，由此增加光學(xué)信號(hào)并允許更準(zhǔn)確的測(cè)量。
而且，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)不生成用于特征提取和/或表面輪廓的形狀測(cè)量的三維(3D)數(shù)據(jù)。換句話說(shuō)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)僅產(chǎn)生與原始投射2D圖案比較的二維QD) 圖案。
由此，提出包括3D數(shù)據(jù)生成、特征提取和/或形狀測(cè)量的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法產(chǎn)生3D點(diǎn)云，3D點(diǎn)云可用于特征提取/跟蹤和/或形狀測(cè)量。也就是，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許更準(zhǔn)確的測(cè)量，尤其是ζ方向上(即輪廓深度)。另外，3D點(diǎn)云可被輸出到用于另外的模型和/或處理的外部軟件。
現(xiàn)在參考圖3A，示出根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)70的第一優(yōu)選實(shí)施例。結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)70確定表面88的輪廓。結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)70還可包括控制模塊72、 加速計(jì)74、光系統(tǒng)76、第一 MEMS反射鏡系統(tǒng)86、第二 MEMS反射鏡系統(tǒng)90、聚焦透鏡系統(tǒng)92 以及成像器94。
光系統(tǒng)76包括第一、第二和第三光源78、80和82。在一個(gè)實(shí)施例中，第一、第二和第三光源78、80和82是激光器。然而，可以理解可使用其它光源。例如，第一、第二和第三光源78、80、82每個(gè)可產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的光。在一個(gè)實(shí)施例中，這些波長(zhǎng)可對(duì)應(yīng)顏色紅、 綠和藍(lán)。然而，可以理解可使用不同顏色(即，不同波長(zhǎng)范圍)。
第一、第二和第三光源78、80、82可被組合成一共軸光束，光系統(tǒng)76還可包括光學(xué)系統(tǒng)84，光學(xué)系統(tǒng)84使用第一、第二和第三光源78、80、82產(chǎn)生光圖案。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)84可包括全息衍射元件、光束分裂器和/或棱鏡。然而，可以理解光學(xué)系統(tǒng) 84可包括其它光學(xué)元件。光學(xué)系統(tǒng)84中的元件控制光(偏移、分裂、衍射等)以獲得需要的光圖案。
另外，可理解結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)70可包括附加的光系統(tǒng)(未示出)和相移系統(tǒng) (未示出)以執(zhí)行表面88的干涉測(cè)量。更具體地，結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)70可在用于特征提取和/或形狀測(cè)量目的的投射光圖案和用于平坦度測(cè)量(即，干涉測(cè)量)的投射光條紋線之間進(jìn)行切換。
如所示，為了特征提取和/或形狀測(cè)量，輪廓傳感系統(tǒng)70向表面88投射第一光圖案，然后聚焦并捕獲從表面88反射的第二光圖案。第二光圖案指示表面88的輪廓。然后輪廓傳感系統(tǒng)70可比較已經(jīng)捕獲的聚焦的第二光圖案和投射到表面上的第一光圖案。更具體地，控制模塊72可確定預(yù)期的第一光圖案和從表面88反射的聚焦的第二光圖案之間的不同。例如，控制模塊72可確定第二光圖案和第一光圖案之間的相位差。這些不同對(duì)應(yīng)于表面88的特征，并且共同限定該表面的輪廓。
這些特征可被輸出到外部系統(tǒng)用于額外的處理，或可由控制模塊72存儲(chǔ)和/或跟蹤這些特征。也就是，控制模塊72可根據(jù)從表面反射的聚焦的第二光圖案(即反饋)來(lái)連續(xù)控制表面88上的第一光圖案的投射，以完善具體特征的測(cè)量，這些具體特征共同組成表面88的輪廓。也就是，控制模塊72可投射不同于第一光圖案的第三光圖案。例如，控制模塊12可包括存儲(chǔ)相應(yīng)于多個(gè)不同光圖案的數(shù)據(jù)(即校準(zhǔn)數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)庫(kù)(datastore)。
現(xiàn)在參考圖3B，示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)100的第二優(yōu)選實(shí)施例。系統(tǒng) 100確定表面102的輪廓。系統(tǒng)100包括控制模塊104、校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)106、投射系統(tǒng)108 和成像系統(tǒng)110。
校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)106確定各種校準(zhǔn)參數(shù)，例如系統(tǒng)100的定位、系統(tǒng)100的整體配置和系統(tǒng)100的溫度。系統(tǒng)100的傳感定位和整體配置可使控制模塊104減少系統(tǒng)100的建立時(shí)間并增加固定安裝的建立準(zhǔn)確性。另外，系統(tǒng)100的傳感溫度可使控制模塊104自動(dòng)補(bǔ)償溫度變化。
在一個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)106包括加速計(jì)112、多個(gè)可尋址的頂發(fā)光二極管(LED) 114和熱偶116。例如，加速計(jì)112可以是固態(tài)加速計(jì)，固態(tài)加速計(jì)通過(guò)相對(duì)于兩軸的系統(tǒng)100的傾斜測(cè)量提供系統(tǒng)100的定位。例如，在系統(tǒng)100上頂LEDl 14可位于預(yù)定位置，這樣可用于確定和校準(zhǔn)外部坐標(biāo)空間中的系統(tǒng)100的位置(即系統(tǒng)包括多個(gè)不同傳感器)。但例如，IR LED114可通過(guò)商用立體照相測(cè)量裝置確定位置和校準(zhǔn)。另外，例如熱偶116可提供溫度信息以使得系統(tǒng)100自動(dòng)補(bǔ)償溫度變化。
投射系統(tǒng)108根據(jù)來(lái)自控制模塊104的命令(即，根據(jù)提取特征，測(cè)量形狀或執(zhí)行干涉測(cè)量)向表面102上投射第一光圖案或光條紋線。投射系統(tǒng)108可向表面102上投射單獨(dú)光束，或投射系統(tǒng)108可將多束光組合成共軸光束以向表面102上投射。在一個(gè)實(shí)施例中，由激光器產(chǎn)生多束光。投射系統(tǒng)108還可控制投射到表面102上的第一光圖案的顏色、強(qiáng)度和圖案。
在一個(gè)實(shí)施例中，投射系統(tǒng)108包括光系統(tǒng)118、干涉測(cè)量系統(tǒng)120和轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122。光系統(tǒng)118可用于產(chǎn)生投射到表面102上的光圖案以通過(guò)控制模塊104進(jìn)行特征提取和/或形狀測(cè)量。干涉測(cè)量系統(tǒng)120可用于表面102的干涉測(cè)量。更具體地， 干涉測(cè)量系統(tǒng)120可用于產(chǎn)生表面102上的光條紋線以確定表面的平坦度。
例如，光系統(tǒng)118還可包括第一光源(LSI) 124、第二光源(LS》126和第三光源 (LS3)U8?？蛇x擇地，可理解光系統(tǒng)118可包括比示出更少或更多的光源(例如一個(gè)單光源)。而且，光源124、126、1 可組合成單一共軸光束。例如，光源124、126、1觀可以是振幅調(diào)制光源、脈沖頻率調(diào)制光源和/或波長(zhǎng)調(diào)制光源。另外，光源124、1沈和1 可以是波長(zhǎng)實(shí)時(shí)振動(dòng)以減少當(dāng)向表面102投射時(shí)的斑點(diǎn)效應(yīng)。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，LSI IM可以是紅光激光器，LS2 1 可以是綠光激光器， 并且LS3可以是藍(lán)光激光器128。更具體地，紅光激光器IM可產(chǎn)生具有相應(yīng)于紅光的波長(zhǎng) (例如600到690nm)的激光束。綠光激光器1 可產(chǎn)生具有相應(yīng)于綠光的波長(zhǎng)(例如520 到600nm)的激光束。藍(lán)光激光器1 可產(chǎn)生具有相應(yīng)于藍(lán)光的波長(zhǎng)(例如450到520nm) 的激光束。然而，可理解光源1對(duì)、1沈、1觀可產(chǎn)生不同顏色的光(即，不同波長(zhǎng)范圍)。
另外，光系統(tǒng)118可包括使用光源124、126、128生成光圖案的光學(xué)系統(tǒng)130。例如，光學(xué)系統(tǒng)130可使用全息衍射元件、電光元件和/或光束分裂器生成圖案。另外，例如， 光學(xué)系統(tǒng)130可包括窄帶通濾波器、反射鏡和/或棱鏡。
在一個(gè)實(shí)施例中，由光系統(tǒng)118產(chǎn)生的單一(例如共軸)光束可以是飛點(diǎn)光柵
7(flying spot raster)。也就是，共軸光束可包括單個(gè)紅色、綠色和藍(lán)色部分。這樣，控制模塊104可通過(guò)控制光系統(tǒng)118的光源124、126、1 強(qiáng)度來(lái)控制共軸光束強(qiáng)度和/或顏色。 例如，通過(guò)離表面102的距離或表面102的顏色，控制模塊104可分別控制共軸光束的強(qiáng)度和/或顏色。
更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊104可根據(jù)反饋來(lái)控制共軸光束的顏色以匹配表面102的顏色。調(diào)節(jié)投射光的顏色以匹配表面102顏色可增加系統(tǒng)的精確度(即，分辨率)。這樣，控制模塊104可控制三個(gè)光源124、126、128以控制共軸光束的顏色。例如， 控制模塊104可增加光源122的強(qiáng)度(其中光源122產(chǎn)生具有相應(yīng)于紅光的波長(zhǎng)的光)以增加共軸光束的紅色等級(jí)。這樣，控制模塊104可基于反饋經(jīng)由所捕獲的光(表面102反射出的)來(lái)控制被投射到表面102上的共軸光束的最終顏色。
雖然光系統(tǒng)118可產(chǎn)生共軸光束，但可理解光系統(tǒng)118還可產(chǎn)生多種光束，使用轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122中的MEMS反射鏡子集合將這些光束分別投射到表面102上。更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，可使用轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122中的第一組MEMS反射鏡將來(lái)自LSl 124的光束投射到表面102上。例如，可使用轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122中的第二組 MEMS反射鏡將來(lái)自LS2 126的光束投射到表面102上。另外，例如，可使用轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122中的第三組MEMS反射鏡將來(lái)自LS3 128的光束投射到表面102上。
可選擇地，結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)100可使用干涉測(cè)量系統(tǒng)120執(zhí)行表面102的干涉測(cè)量。更具體地，光系統(tǒng)132(不同于光系統(tǒng)118)可產(chǎn)生由相移系統(tǒng)134進(jìn)行相移的光束，并且可經(jīng)由轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122將原始光束和經(jīng)過(guò)相移的光束都投射到表面102 上。在一個(gè)實(shí)施例中，光系統(tǒng)132可包括一個(gè)單一光源，這樣兩投射光束保持同相(不包括所產(chǎn)生的偏移)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，相移系統(tǒng)134可包括多個(gè)光束分裂器和/或棱
^Ml O
當(dāng)系統(tǒng)100執(zhí)行干涉測(cè)量時(shí)，具有非常小相差(例如10納米)的兩個(gè)投射光束可作為條紋線出現(xiàn)在表面102上。然而，條紋之間的間距可隨表面102的不平整而增加。也就是，在平坦表面上所投射的光束可呈現(xiàn)非常窄的條紋(或沒(méi)有條紋間距)，而在非常粗糙 (不平整)的表面上所投射的光束可呈現(xiàn)非常寬的條紋。
現(xiàn)在參考圖4A和4B，示出兩個(gè)不同的干涉測(cè)量系統(tǒng)。
現(xiàn)在參考圖4A，示出傳統(tǒng)干涉儀。光源50向反射鏡51投射光束。反射鏡51將光束反射穿過(guò)光束分裂器152(例如棱鏡)。光束分裂器152將光束分裂成兩偏移光束。 第一光束從離光束分裂器152第一距離的第一表面153反射出。第二光束從離光束分裂器 152的第二距離的第二表面巧4反射出。第二距離比第一距離大，這產(chǎn)生兩反射光束間的相移。然后兩反射光束都被引向接收器155。例如，接收器155可以是顯示對(duì)應(yīng)于兩反射光束間的相位差的條紋圖案的表面。
然而，傳統(tǒng)干涉儀是靜態(tài)的(即靜止的)，從而僅可在接收器155的小的選擇區(qū)域 (即表面)上產(chǎn)生條紋圖案。這樣，為了覆蓋大的區(qū)域(超過(guò)100毫米乘100毫米)，需要多個(gè)光源和多個(gè)高分辨率照相機(jī)，這增加了系統(tǒng)的體積、復(fù)雜性和/或成本。
現(xiàn)在參考圖4B，更詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的干涉測(cè)量系統(tǒng)120的優(yōu)選實(shí)施例。光源 160向MEM反射鏡162上投射光束。例如，光源160可以是光系統(tǒng)132并且MEMS反射鏡162 可以是轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122。MEMS反射鏡162將光束反射穿過(guò)光束分裂器164。例如，光束分裂器164可以是相移系統(tǒng)134。
光束分裂器164將光束分成兩個(gè)，并且讓其中一束光通過(guò)而使用多個(gè)表面反射其它光束，這樣，產(chǎn)生兩束光之間的相位偏移。然后這兩束光投射到表面166上。例如，表面 166可以是表面102。兩束光可根據(jù)表面166的平坦度產(chǎn)生條紋圖案。更具體地，越不平整的表面可包括越寬的條紋間距。比較而言，平坦表面可包括窄(或沒(méi)有)的條紋間距。
由于MEMS反射鏡162的精確控制，干涉測(cè)量系統(tǒng)可獲得比傳統(tǒng)干涉儀更大的分辨率。例如，干涉測(cè)量系統(tǒng)120可具有1和ζ方向上的5微米的分辨率。另外，干涉測(cè)量系統(tǒng) 120可連續(xù)調(diào)節(jié)反射鏡162以改變?cè)诒砻?66上投射的條紋圖案的覆蓋范圍。例如，條紋圖案可以實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向以覆蓋200毫米乘200毫米的區(qū)域。
再次參考圖:3B，如上所述，轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122向表面102上投射由光系統(tǒng) 118或干涉測(cè)量系統(tǒng)120產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)光束(即圖案或條紋)。例如，控制模塊104可控制轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122以將圖案或條紋投射到表面102上的特定位置。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊104可控制光學(xué)系統(tǒng)130以產(chǎn)生用于投射在表面102 上的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)線的圖案。更具體地，控制模塊104可控制多個(gè)結(jié)構(gòu)線、結(jié)構(gòu)線寬度、 結(jié)構(gòu)線間距、結(jié)構(gòu)線角度和/或結(jié)構(gòu)線強(qiáng)度。另外，控制模塊104可控制光學(xué)系統(tǒng)130以生成用于投射在表面102上的一個(gè)或多個(gè)形狀的圖案。例如，控制模塊104可控制光學(xué)系統(tǒng) 130以產(chǎn)生用于投射在表面130上的環(huán)、同軸環(huán)、矩形和/或其它N邊多邊形(N >3)的圖案。
控制模塊104可根據(jù)所測(cè)量的特征來(lái)控制所投射的圖案。更具體地，現(xiàn)在參考圖 5A和5B，示出根據(jù)本發(fā)明的用于控制圖案的兩個(gè)優(yōu)選方法。
現(xiàn)在參考圖5A，示出處理表面中的孔洞的優(yōu)選方法。結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)可圍繞孔洞中心旋轉(zhuǎn)地投射多個(gè)線。這樣，反射的圖案可包括與孔洞邊緣相對(duì)應(yīng)的多個(gè)沿著直徑的相對(duì)的點(diǎn)。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)僅使用垂直和/或水平線相比，該方法允許更精確的特征提取和/或形狀測(cè)量。
現(xiàn)在參考圖5B，示出用于處理表面中的凹槽的優(yōu)選方法。結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)可沿凹槽的尺寸投射多個(gè)水平和垂直線。這樣，反射的圖案可包括代表凹槽邊緣的多個(gè)點(diǎn)。然而，根據(jù)制造公差，一些凹槽可能呈現(xiàn)為更像孔洞，從而這些凹槽也可根據(jù)圖5A中的方法進(jìn)行處理。
再次參考圖;3B，成像系統(tǒng)110接收從表面102反射的第二光圖案或光的條紋線，并捕獲所接收到的光以由控制模塊104進(jìn)行表面102的輪廓傳感。由于表面102的輪廓，所接收到的光可不同于所投射的光。例如，表面102可包括具有變化的深度的多個(gè)特征。例如，控制模塊104可根據(jù)接收光和投射光間的相差確定表面102的變動(dòng)范圍。更具體地，成像系統(tǒng)110可接收反射光、傾斜反射光和/或聚焦反射光。而且，成像系統(tǒng)110然后可捕獲所接收到的光并將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳送到控制模塊104以進(jìn)行處理。
在一個(gè)實(shí)施例中，成像系統(tǒng)110包括接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140、聚焦透鏡系統(tǒng)142 和圖像捕獲模塊144。接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140接收來(lái)自表面102的反射光，并將接收的光引向聚焦透鏡系統(tǒng)142。聚焦透鏡系統(tǒng)142可包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。例如，控制模塊104 可控制接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以提供精確的傳感器指示對(duì)準(zhǔn)。
接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140還可將聚焦光傾斜到圖像捕獲模塊144上以通過(guò)滿足沙伊姆弗勒傾斜條件使聚焦最大化。這樣，例如，在一個(gè)實(shí)施例中，接收MEMS反射鏡系統(tǒng) 140的子集合可將所接收的光引向聚焦透鏡系統(tǒng)142，而接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140的不同子集合可將聚焦光傾斜到圖像捕獲模塊144上?？蛇x擇地，例如，能理解可使用MEMS反射鏡的兩個(gè)不同系統(tǒng)。
控制模塊104控制接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以獲得精確度， 該精確度可允許光學(xué)和圖像處理能力適應(yīng)未來(lái)的工藝。更具體地，控制模塊104可控制接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以通過(guò)將聚焦光傾斜到圖像捕獲模塊144上產(chǎn)生沙伊姆弗勒成像條件。
也就是，控制模塊104可控制接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以增加圖像捕獲模塊144的視場(chǎng)(FOV)。控制模塊104可控裝置接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以增加圖像捕獲模塊144的場(chǎng)深度。另外，控制模塊104可控制接收MEMS 反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142以通過(guò)控制聚焦透鏡系統(tǒng)142和圖像捕獲模塊144間的光線路徑長(zhǎng)度保持聚焦條件。
由此，圖像捕獲模塊144經(jīng)由接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140和聚焦透鏡系統(tǒng)142接收來(lái)自表面102的反射光(即在聚焦和/或傾斜后)。雖然示出一個(gè)圖像捕獲模塊144，但是可理解可使用多個(gè)圖像捕獲模塊144。例如，多個(gè)圖像捕獲模塊144中的每一個(gè)可接收對(duì)應(yīng)于表面102的子區(qū)域的一部分反射光。
圖像捕獲模塊144將聚焦光變?yōu)閿?shù)據(jù)(例如電數(shù)據(jù))。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像捕獲模塊144是電荷耦合裝置(CCD)成像器。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像捕獲模塊144是CMOS (互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體)成像器。例如，C⑶成像器可獲得比CMOS成像器更高的分辨率， 而CMOS成像器可使用比CXD成像器更少的能量。
圖像捕獲模塊144將數(shù)據(jù)送到控制模塊104以進(jìn)行聚焦調(diào)整和/或處理以確定表面102的輪廓?？刂颇K104可通過(guò)估測(cè)由成像器捕獲的激光線形來(lái)確定所捕獲的光的聚焦質(zhì)量。對(duì)于高斯曲線輪廓，通過(guò)使峰值最大化和使激光線的寬度最小化來(lái)改善聚焦。成像器的動(dòng)態(tài)區(qū)間使圖像不飽和是很重要的。根據(jù)聚焦質(zhì)量，控制模塊104控制接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140(或其子集合)以保持沙伊姆弗勒傾斜條件。該處理可以是實(shí)時(shí)的連續(xù)反復(fù)地以使聚焦質(zhì)量最大化，由此保持沙伊姆弗勒傾斜條件。
另外，控制模塊104可改變、提取和/或跟蹤表面102的特征。另外，控制模塊104 可將數(shù)據(jù)輸出到鋪裝和/或檢測(cè)軟件以進(jìn)行建模和/或額外的處理。而且，控制模塊104可根據(jù)提取的3D特征來(lái)調(diào)節(jié)投射系統(tǒng)108和/或成像系統(tǒng)110。也就是，例如，控制模塊104 可調(diào)節(jié)光圖案或光條紋線在表面102上的投射以進(jìn)行更精確的輪廓傳感。
現(xiàn)在參考圖6，示出控制模塊104的優(yōu)選實(shí)施例?？刂颇K104可包括2D處理模塊170、2D提取/分割模塊172、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174、3D提取模塊176和特征位置跟蹤模塊 178。
2D處理模塊170接收相應(yīng)于投射光和反射光的數(shù)據(jù)。更具體地，2D處理模塊確定來(lái)自圖像捕獲模塊144的數(shù)據(jù)(第二圖像)和對(duì)應(yīng)于投射光數(shù)據(jù)(即光圖案或條紋線)之間的差異。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于投射光的數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在控制模塊104中的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
2D提取/分割模塊172接收來(lái)自2D處理模塊170的經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)。2D提取/ 分割模塊172從該2D數(shù)據(jù)提取特征。也就是，2D提取/分割模塊172將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)分割成相應(yīng)于不同特征的多個(gè)數(shù)據(jù)段。例如，這些數(shù)據(jù)段可對(duì)應(yīng)于超過(guò)預(yù)定特征閾值的數(shù)據(jù)。
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174接收相應(yīng)于所提取的特征的經(jīng)過(guò)分割的數(shù)據(jù)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊 174還接收傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)(mover)/工具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。例如，傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可由加速計(jì)112產(chǎn)生。運(yùn)動(dòng)/工具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的預(yù)定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。然而，可理解在一個(gè)實(shí)施例中運(yùn)動(dòng)/工具校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可由使用者輸入。
坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174將2D數(shù)據(jù)段的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)于不同特征的3D坐標(biāo)。更具體地，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174確定具體坐標(biāo)的深度(S卩，由于沙伊姆弗勒傾斜)。例如，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于每個(gè)2D數(shù)據(jù)段的3D點(diǎn)云。在一個(gè)實(shí)施例中，3D點(diǎn)云可被傳送到鋪裝軟件以進(jìn)行3D坐標(biāo)的建模。
3D特征提取模塊176接收3D點(diǎn)云。3D特征提取模塊176從3D點(diǎn)云提取特征。更具體地，3D特征提取模塊176可確定哪個(gè)特征超出預(yù)定閾值(例如表面彎曲程度)并且這樣可提取額外的特征。3D提取的特征可不同于2D提取的特征。也就是，一些2D提取的特征在被轉(zhuǎn)換成3D提取特征后可以被忽略。在一個(gè)實(shí)施例中，提取的3D特征可被傳送到外部檢測(cè)軟件以進(jìn)行額外計(jì)算和/或提取的3D特征的額外測(cè)量的核查。
特征位置跟蹤模塊178接收提取的3D特征。特征位置跟蹤模塊178在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)提取的3D特征。特征位置跟蹤模塊178還可根據(jù)提取的3D特征調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122和/或接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140。也就是，特征位置跟蹤模塊178可調(diào)節(jié)系統(tǒng)以進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)提取的3D特征的更準(zhǔn)確的輪廓傳感(例如，基于反饋的系統(tǒng))。然而， 當(dāng)特征位置跟蹤模塊178調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡系統(tǒng)122和/或接收MEMS反射鏡系統(tǒng)140 時(shí)，反射鏡角度的變化被傳送到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊174以用于未來(lái)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換操作。
現(xiàn)在參考圖7，根據(jù)本發(fā)明的修正輪廓傳感系統(tǒng)的角度的優(yōu)選方法開(kāi)始于步驟 200。
在步驟202中，系統(tǒng)確定相應(yīng)于反射光中的位置的數(shù)據(jù)是否與相應(yīng)于投射光中的位置的數(shù)據(jù)等同。如果是，則控制返回步驟202(即沒(méi)有修正必要)。如果否，則控制進(jìn)入步驟 204。
在步驟204中，系統(tǒng)使用加速計(jì)測(cè)量移動(dòng)。例如，系統(tǒng)使用加速計(jì)確定系統(tǒng)上的重力效應(yīng)，例如X軸和/或y軸的傾斜。在步驟206中，系統(tǒng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡122和接收MEMS反射鏡140以補(bǔ)償系統(tǒng)上的所確定的外部效應(yīng)。然后控制可返回步驟202。
現(xiàn)在參考圖8A-8B，示出根據(jù)本發(fā)明的用于補(bǔ)償輪廓傳感系統(tǒng)的溫度波動(dòng)的優(yōu)選方法。
現(xiàn)在參考圖8A，由于溫度波動(dòng)調(diào)節(jié)投射的優(yōu)選方法開(kāi)始于步驟250。在步驟252 中，系統(tǒng)測(cè)量投射系統(tǒng)的溫度。例如，溫度可由熱偶116產(chǎn)生。
在步驟254中，系統(tǒng)確定測(cè)量的溫度是否不同于校準(zhǔn)溫度。例如，校準(zhǔn)溫度可以是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)預(yù)定溫度之一。如果是，控制可進(jìn)入到步驟256。如果否，控制可返回步驟252。
在步驟2M中，系統(tǒng)可根據(jù)所測(cè)量的溫度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡122。例如，系統(tǒng)可根據(jù)MEMS反射鏡位置(y)和溫度(T)之間的預(yù)定關(guān)系(函數(shù)g)(例如，y = g(T))來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向MEMS反射鏡122。在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)(g)可包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的多個(gè)反射鏡位置(y)和多個(gè)相應(yīng)的溫度(T)。然后控制可返回步驟252。
現(xiàn)在參考圖8B，由于溫度波動(dòng)調(diào)節(jié)成像(接收)的優(yōu)選方法開(kāi)始于步驟沈0。在步驟沈2中，系統(tǒng)測(cè)量成像系統(tǒng)的溫度。例如，溫度可通過(guò)熱偶116產(chǎn)生。
在步驟沈4中，系統(tǒng)確定測(cè)量的溫度是否不同于校準(zhǔn)溫度。例如，校準(zhǔn)溫度可以是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定溫度。如果是，控制可進(jìn)入步驟沈6。如果否，控制可返回步驟沈2。
在步驟264中，系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)量的溫度來(lái)調(diào)節(jié)接收MEMS反射鏡140。例如，系統(tǒng)可根據(jù)MEMS反射鏡位置(χ)和溫度(T)之間的預(yù)定關(guān)系(函數(shù)f)(例如χ = f (T))來(lái)調(diào)節(jié)接收MEMS反射鏡140。在一個(gè)實(shí)施例中，函數(shù)(f)可包括在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的多個(gè)反射鏡位置(χ)和多個(gè)相應(yīng)的溫度(T)。然后控制可返回到步驟252。
現(xiàn)在參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的操作結(jié)構(gòu)光輪廓傳感系統(tǒng)的優(yōu)選方法開(kāi)始于步驟 300。在步驟302中，系統(tǒng)確定特征提取和/或形狀測(cè)量是否要被執(zhí)行或干涉測(cè)量是否要被執(zhí)行。如果特征提取和/或形狀測(cè)量要被執(zhí)行，則控制可進(jìn)入到步驟304。如果干涉測(cè)量要被執(zhí)行，則控制可進(jìn)入到步驟314。
在步驟304中，系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋和/或提取的特征或形狀測(cè)量(即，根據(jù)前一循環(huán))執(zhí)行校對(duì)。例如，系統(tǒng)可校準(zhǔn)投射光束的顏色和/或強(qiáng)度、投射或成像MEMS反射鏡
的位置等。
在步驟306中，系統(tǒng)產(chǎn)生并投射第一光圖案到表面上以進(jìn)行輪廓傳感。更具體地， 系統(tǒng)可產(chǎn)生光束的特定顏色和/或強(qiáng)度，并可向表面上投射包括一個(gè)或多個(gè)線條和/或形狀的圖案。
在步驟308中，系統(tǒng)接收從表面反射的光，并將反射光進(jìn)行引導(dǎo)以進(jìn)行捕獲。更具體地，系統(tǒng)接收反射光、引導(dǎo)反射光并使反射光傾斜以便為成像器最大化反射光聚焦(即沙伊姆弗勒傾斜)。
在步驟310中，系統(tǒng)捕獲聚焦光以進(jìn)行處理。例如，聚焦光可由CCD照相機(jī)或CMOS 照相機(jī)捕獲。
在步驟312中，系統(tǒng)處理相應(yīng)于用于表面的特征提取和/或形狀測(cè)量的聚焦光的數(shù)據(jù)。另外，系統(tǒng)可在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所提取的特征或形狀測(cè)量和/或輸出相應(yīng)于提取特征的數(shù)據(jù)以進(jìn)行外部建模和/或額外處理。然后控制可返回步驟302。
在步驟314中，系統(tǒng)根據(jù)傳感器反饋和/或提取的特征或形狀測(cè)量(即，根據(jù)前一循環(huán))執(zhí)行校準(zhǔn)。例如，系統(tǒng)可校準(zhǔn)投射光束的顏色和/或強(qiáng)度、投射或成像MEMS反射鏡的位置等。
在步驟316中，系統(tǒng)產(chǎn)生光束。例如，系統(tǒng)可使用不同于用于特征提取和/或形狀測(cè)量的光系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生光束。
在步驟318中，系統(tǒng)使光束分裂并偏移，從而生成具有小的相位差(例如lOnm)的兩束光。例如，使用多個(gè)光束分裂器和/或棱鏡可使光束分裂并偏移。
在步驟320中，系統(tǒng)捕獲從表面反射的光的條紋線。在步驟322中，系統(tǒng)測(cè)量條紋的間距，并根據(jù)間距確定表面的平坦度。例如，較平坦的表面可包括較小的條紋間距。然后控制可返回到步驟302。
本發(fā)明廣泛的教導(dǎo)可以多種形式執(zhí)行。因此，雖然本發(fā)明包括具體實(shí)例，但是由于研究附圖、說(shuō)明書(shū)和如下權(quán)利要求
，其他的修改變得很明顯，所以本發(fā)明的真正范圍不應(yīng)該被限制。
權(quán)利要求
1 一種用于測(cè)量表面的輪廓的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)包括成像透鏡系統(tǒng)，其使用至少一個(gè)透鏡聚焦從所述表面反射的光，其中所述成像透鏡系統(tǒng)具有相應(yīng)的透鏡焦平面，并且其中從所述表面反射的光指示所述表面的輪廓；圖像捕獲裝置，其捕獲所聚焦的光，并產(chǎn)生相應(yīng)于所捕獲的光的數(shù)據(jù)，其中所述圖像捕獲裝置具有相應(yīng)的圖像焦平面，并且其中圖像焦平面不平行于透鏡焦平面；第一組微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ反射鏡，其把所聚焦的光引向圖像捕獲裝置；以及控制模塊，其從圖像捕獲裝置接收相應(yīng)于所捕獲的光的數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)確定所捕獲的光的聚焦質(zhì)量，并根據(jù)聚焦質(zhì)量控制第一組MEMS反射鏡，以保持透鏡焦平面和圖像焦平面間的沙伊姆弗勒傾斜條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一光系統(tǒng)，其使用多個(gè)光源來(lái)產(chǎn)生第一光束，其中多個(gè)光源中的每一個(gè)產(chǎn)生具有不同波長(zhǎng)的光束。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊通過(guò)控制多個(gè)光源中的每一個(gè)的強(qiáng)度來(lái)控制所述第一光束的強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊通過(guò)控制多個(gè)光源中的每一個(gè)的強(qiáng)度來(lái)控制所述第一光束的顏色。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)光源包括具有對(duì)應(yīng)于紅光的波長(zhǎng)的第一激光器、具有對(duì)應(yīng)于綠光的波長(zhǎng)的第二激光器以及具有對(duì)應(yīng)于藍(lán)光的波長(zhǎng)的第三激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包括光學(xué)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)所述第一光束以產(chǎn)生第一光圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊通過(guò)控制所述光學(xué)系統(tǒng)來(lái)控制第一光圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，第一光圖案包括線條、圓形和N邊多邊形中的至少一種，其中N是大于或等于3的整數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二組MEMS反射鏡，其將第一光圖案投射到所述表面上，其中控制模塊通過(guò)控制第二組MEMS反射鏡來(lái)控制投射第一光圖案的所述表面的區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生指示所述表面的輪廓的三維(3D)數(shù)據(jù)，其中3D數(shù)據(jù)是與離散算法相適應(yīng)的網(wǎng)格形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)進(jìn)一步包括第二光系統(tǒng)，其產(chǎn)生第二光束；以及相移系統(tǒng)，其使用第二光束和光學(xué)元件來(lái)產(chǎn)生偏移的第二光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，第二組MEMS反射鏡將第二光束和偏移的第二光束投射到所述表面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊根據(jù)所述表面上的條紋線間距確定所述表面的區(qū)域的平坦度。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的結(jié)構(gòu)光傳感器系統(tǒng)，其特征在于，控制模塊調(diào)節(jié)第二組 MEMS反射鏡以連續(xù)執(zhí)行所述表面的不同區(qū)域的平坦度測(cè)量。
專利摘要
一種用于測(cè)量表面的輪廓的結(jié)構(gòu)光傳感系統(tǒng)，包括成像透鏡系統(tǒng)、圖像捕獲裝置、第一組微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡以及控制模塊。成像透鏡系統(tǒng)聚焦從表面反射的光，其中成像透鏡系統(tǒng)具有相應(yīng)的透鏡平面。圖像捕獲裝置捕獲被聚焦的光并產(chǎn)生與被捕獲的光相應(yīng)的數(shù)據(jù)，其中圖像捕獲裝置具有不平行于透鏡平面的相應(yīng)圖像平面。第一組MEMS反射鏡將被聚焦的光引向圖像捕獲裝置?？刂颇K接收數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)確定所捕獲的光的聚焦質(zhì)量，并根據(jù)聚焦質(zhì)量控制第一組MEMS反射鏡以保持透鏡平面和圖像平面間的沙伊姆弗勒傾斜條件。
文檔編號(hào)G01B11/25GKCN201974159 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200990100177
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年4月1日
發(fā)明者希亞姆·P·凱沙夫默西, 理查德·A·克拉科夫斯基, 真吉·林, 艾爾弗雷德·A·皮斯 申請(qǐng)人:感知器公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan