一种重构目标表面的三维轮廓的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于重构对象的目标表面的三维轮廓的装置，该装置包含有：i）发光装置，具有至少两种照射方式以照射目标表面，其中，第一照射方式在目标表面上产生图案，而第二照射方式照射目标表面的每一部分；ii）成像设备，用于捕获一旦顺序激活第一照射方式和第二照射方式而通过发光装置照射目标表面时目标表面的各个图像；以及iii）处理器，用于根据由成像设备所捕获的目标表面的图像而重构目标表面的三维轮廓。本发明专利技术还公开一种用于重构对象的目标表面的三维轮廓的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重构对象的目标表面的三维（3D)轮廓（profile)的装置和方 法，该对象具体但非排他地包括带有环氧树脂以进行感测器键合的图像感测器衬底（image sensor substrate)〇
技术介绍
使用反射自对象的目标表面的光线的光学测量方法的方式测量对象的表面外形 通常是众所周知的。例如，用于重构对象的3D轮廓的二相图案的使用被公开于专利号为 6, 049, 384的美国专利中。 参阅图Ia所示，公开于专利号为6, 049, 384的美国专利中的装置100包含有：i) 第一和第二发光设备102、104 ;ii)定时回路106,其与第一和第二发光设备102、104相耦 接；iii)分划板（reticle) 108,其具有金属化和透明的条状交替的区域；iv)检测器112 ; 和V)处理器114。当定时回路106仅仅激活第一发光设备102时，光线自第一发光设备102 沿着所示的单一移动线投射在分划板108和对象的目标表面110上。具体地，在金属化条 状反射光线远离目标表面110的同时，分划板108的透明条状允许光线通过以到达目标表 面110。从而，包含有多个在不同光线强度之间交替的条状的图案形成在目标表面110上， 如图Ib所示。 另一方面，当定时回路106仅仅激活第二发光设备104时，光线自第二发光设备 104沿着所示的另一条移动线投射在分划板108和目标表面110上。具体地，在分划板108 的透明条状允许光线在远离目标表面110的方向通过的同时，分划板108的金属化条状将 光线朝向目标表面110反射。从而，包含有多个在不同光线强度之间交替的条状的图案也 形成在目标对象的表面110上，如图Ic所示。 在相对于由发光设备102、104投射的光线的焦平面成三角测量角度·处设置的检 测器112,被采用来捕获一旦由第一和第二发光设备102、104连续光线投射而形成在目标 表面110的表面上的图案的各个图像。根据由检测器112所成像的图像，处理器114相应 地产生了目标对象110的表面的3D图像。 值得注意的是，图Ib和图Ic的各自图案被准确地反相排列180度。为了实现这 些图案的需要，发光设备102、104的位置必须符合某种关系。换而言之，任一发光设备102、 104的位置调整使得发光设备102、104中的另一个进行相应的位置调整成为需要。而且，分 划板108的位置调整也使得两个发光设备102、104相应的位置调整成为需要。这种需要不 令人期望地使得该装置100的装配复杂化。另外，分划板108的角度受到投射自发光设备 102、104的光线的角度的约束，以及相应地，光线投射的焦平面可能没有和目标表面110的 物体平面（object plane)对准。这样可能不令人期望地引起形成于目标表面110上的图 案出现不均勾的周期和条纹振幅（periods and fringe amplitudes)。 因此，本专利技术的目的是寻求消除传统装置100的上述限制，并向普通公众提供有 益的选择。
技术实现思路
第一方面，本专利技术提供一种用于重构对象的目标表面的三维轮廓的装置。具体地， 该装置包含有：i)发光装置，具有至少两种照射方式以照射目标表面，其中，第一照射方式 在目标表面上产生图案，而第二照射方式照射目标表面的每一部分；ii)成像设备，用于捕 获一旦顺序（sequential)激活第一照射方式和第二照射方式而通过发光装置照射目标表 面时目标表面的各个图像；以及iii)处理器，用于根据由成像设备所捕获的目标表面的图 像而重构目标表面的三维轮廓。 可选地，该发光装置可包含有：i)格栅；ii)第一发光设备，其相对于格栅设置，以 致于该第一发光设备被操作来投射光线于该格栅上，以藉此在目标表面上产生图案；以及 iii)第二发光设备，其被操作来投射光线，以照射目标表面的每一部分。 另外，光学器件也可包含其中。在这种情形下，该格栅设置在光学器件和第一发光 设备之间，以致于来自第一发光设备的、投射于格栅上的光线被光学器件反射以在目标表 面上产生格栅图案。另一方面，第二发光设备相对于光学器件设置，以致于来自第二发光设 备的光线通过光学器件投射在目标表面上，以照射目标表面的每一部分。光学器件的实例 包括分光器（beam-splitter)或棱镜（prism)。 第二方面，本专利技术提供一种用于重构对象的目标表面的三维轮廓的方法。具体地， 该方法包含有以下步骤：顺序激活发光装置的至少两种照射方式以照射目标表面，其中，第 一照射方式在目标表面上产生图案，而第二照射方式照射目标表面的每一部分；使用成像 设备捕获一旦通过至少两种照射方式照射目标表面时目标表面的各个图像；以及使用处理 器以根据所捕获的目标表面的图像而重构目标表面的三维轮廓。 可选地，其中，该发光装置包含有：格栅，第一发光设备，第二发光设备；该方法可 具体包含有以下步骤：该第一发光设备投射光线于该格栅上，以藉此在目标表面上产生图 案；以及该第二发光设备投射光线，以照射目标表面的每一部分。 另外，其中，该格栅设置在又一光学器件和第一发光设备之间，该方法还可进一步 包含有以下步骤：使用光学器件以将来自第一发光设备的、投射于格栅上的光线反射而致 于在目标表面上产生图案，以及通过光学器件将来自第二发光设备的光线投射，以致于照 射目标表面的每一部分。【附图说明】 现在参考附图，仅仅以示例的方式，描述本专利技术的较佳实施例，其中： 图Ia所示为传统的3D成像装置，其在对象的目标表面上形成了多相图案；而图 Ib和图Ic表不了多相图案，它们被刚好反相排列180度。 图2所示为根据本专利技术较佳实施例所述的用于重构对象的目标表面的3D轮廓的 装置； 图3a所示为包含有由图2的装置所产生的图案的目标表面的典型图像，而图3b 所示为其中有由图2的装置所照射的目标表面的每一部分的典型图像； 图3c所示为典型标准化的条纹图像，而图3d所示为典型相位的图像；以及 图4所示为根据图3a和图3b的图像所重构时的目标表面的典型的3D轮廓。【具体实施方式】 图2所示为用于重构对象204的目标表面202的3D轮廓的装置200,其中，该装置 200包含有：i)发光装置206,用于照射目标表面202 ;ii)成像设备208 (例如摄像机），用 于一旦目标表面202被发光装置206照射时将目标表面202成像；iii)发光控制装置217， 用于控制发光的开和关；和iv)处理器210,用于根据由成像设备208成像时的目标表面 202的图像重构目标表面202的3D轮廓。目标表面202的实例是图像传感器衬底表面，在 该表面上环氧树脂黏合剂将被滴注以进行传感器键合。 发光装置206可以两种照射目标表面202的照射方式运行，第一照射方式根据格 栅（grating) 212的结构在目标表面202上产生图案，而第二照射方式照射目标表面202的 每一部分。特别地，发光装置206包含有格栅212和相对于格栅212设置的第一发光设备 214,以致于当光线从第一发光设备214处投射在格栅212上时，所述的图案产生在目标表 面202上。而且，发光装置206包含有第二发光设备216,以照射目标表面202的每一部分。 通过仅仅激活第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于重构对象的目标表面的三维轮廓的装置，该装置包含有：发光装置，具有至少两种照射方式以照射目标表面，其中，第一照射方式在目标表面上产生图案，而第二照射方式照射目标表面的每一部分；成像设备，用于捕获一旦顺序激活第一照射方式和第二照射方式而通过发光装置照射目标表面时目标表面的各个图像；以及处理器，用于根据由成像设备所捕获的目标表面的图像而重构目标表面的三维轮廓。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：邓江汶，施会丰，郎琪，
申请(专利权)人：先进科技新加坡有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG