專利名稱：自動(dòng)聚焦裝置與其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響的自動(dòng)聚焦裝置與其操作方法。
背景技術(shù)：
隨著電子業(yè)的蓬勃發(fā)展，許多消費(fèi)性電子產(chǎn)品如手機(jī)、相機(jī)、投影機(jī)等，走向精致微型化已是市場(chǎng)主流趨勢(shì)。為因應(yīng)電子產(chǎn)業(yè)的需求，關(guān)鍵零元件的加工成形方式則顯得重要。此外，在太陽(yáng)能電池制造業(yè)或面板制造等光電產(chǎn)業(yè)上，也應(yīng)用微工藝加工，如微電路修補(bǔ)、微加工、切割、熔接、鉆孔、材料改質(zhì)等等。舊有的機(jī)械加工方式受限于刀片大小與結(jié)構(gòu)限制，逐漸不再使用。目前取而代之的是精度高、速度快的激光加工方式，如激光鉆孔、激光修補(bǔ)、激光切割等等。在激光加工時(shí)，由于加工件表面的高低起伏，可能會(huì)影響加工尺寸與加工精度。甚至，在加工時(shí)，激光聚焦點(diǎn)可能會(huì)脫離加工表面而導(dǎo)致加工能量不足而失效，或光點(diǎn)面積過(guò)大導(dǎo)致加工尺寸誤差。因此，需要自動(dòng)聚焦裝置來(lái)達(dá)成精密加工的目的。自動(dòng)聚焦裝置也可應(yīng)用于自動(dòng)光學(xué)檢查(Automated Optical Inspection，簡(jiǎn)稱AOI)檢測(cè)，如缺陷檢測(cè)、尺寸檢測(cè)等，以降低檢測(cè)時(shí)間、增加生產(chǎn)良率及確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此自動(dòng)聚焦裝置在工業(yè)界有著龐大的應(yīng)用市場(chǎng)。目前自動(dòng)聚焦裝置可分為兩種圖像式自動(dòng)聚焦裝置與光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置。圖像式自動(dòng)聚焦裝置是傳統(tǒng)業(yè)界所熟知的，其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，但其缺點(diǎn)是精度受限，反應(yīng)時(shí)間太慢，無(wú)法滿足生產(chǎn)在線的高產(chǎn)量要求。因此近年來(lái)逐漸被光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置所取代。光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置是利用光傳感器所偵測(cè)到的光形(或光能量)的變化作為離焦距離與離焦方向的判斷依據(jù)，其精度高、反應(yīng)時(shí)間快。在要求精度高、反應(yīng)時(shí)間快的精密生產(chǎn)線，光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置比較具有優(yōu)勢(shì)。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置的精度要求也隨之提高，以進(jìn)一步提升生產(chǎn)優(yōu)良率。以薄膜晶體管陣列(TFT array)修補(bǔ)為例，線寬與聚焦光點(diǎn)越來(lái)越小， 聚焦精度要求越來(lái)越高。目前搭配20倍物鏡的光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置的聚焦精度(focus accuracy)要求在2μπι以內(nèi)。而對(duì)于搭配50倍物鏡的光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置而言，其聚焦精度要求更在Iym以內(nèi)。光學(xué)式自動(dòng)聚焦裝置需配置偵測(cè)光源，該光源的擾動(dòng)(如光軸飄動(dòng)或功率變化) 對(duì)聚焦精度有不良影響。針對(duì)降低光源擾動(dòng)的已知技術(shù)來(lái)說(shuō)，可分成兩類一類是從光源本身的結(jié)構(gòu)改善著手，另一類是從光源的回授控制著手。然而這些已知技術(shù)只能對(duì)光源本身功率變化的擾動(dòng)加以改善，因此對(duì)聚焦精度的改善有限。請(qǐng)參考圖IA 圖1C，其顯示已知技術(shù)的光源擾動(dòng)示意圖。已知自動(dòng)聚焦裝置根據(jù)成像在光傳感器上的圖像重心位置來(lái)判斷離焦位置。假設(shè)自動(dòng)聚焦裝置的發(fā)光二極管功率穩(wěn)定，且偵測(cè)物與自動(dòng)聚焦裝置的相對(duì)位置不變。自動(dòng)聚焦裝置的發(fā)光元件所發(fā)射出的光束，會(huì)因?yàn)楣庠吹墓廨S飄動(dòng)，在不同的時(shí)間點(diǎn)會(huì)有不同的發(fā)射方向。以圖IA為例，11代表理想光軸，而11’與11”則代表光軸飄動(dòng)后的光軸。由于光軸飄動(dòng)的關(guān)系，導(dǎo)致成像在光傳感器12上的位置會(huì)隨著時(shí)間而在范圍13內(nèi)變化。如圖IB所示，Ptl Pt4分別代表于四個(gè)時(shí)間點(diǎn)tl t4(即光傳感器的4個(gè)不同感測(cè)時(shí)間點(diǎn))下的成像在光傳感器12上的位置，以據(jù)此換算出圖像重心位置。由圖IB可看出，由于光軸飄動(dòng)的關(guān)系，圖像的重心位置可能會(huì)散布于4個(gè)象限內(nèi)(假設(shè)光傳感器的感測(cè)單元落于4個(gè)象限內(nèi))。由于成像在光傳感器12上的前后兩個(gè)圖像15與15’的位置會(huì)隨著時(shí)間而變化， 根據(jù)圖像15與15’的重心位置16與16’所判斷出的離焦位置會(huì)不同，如圖IC所示。當(dāng)自動(dòng)聚焦裝置運(yùn)作時(shí)間越久時(shí)，光源的溫度越上升，光軸飄動(dòng)的情況越明顯，導(dǎo)致自動(dòng)聚焦精度誤差也會(huì)越大。因此，本發(fā)明能降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響，以提升自動(dòng)聚焦精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于一種降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響的方法與裝置，通過(guò)運(yùn)用光路徑調(diào)整器及/或信號(hào)算法來(lái)降低光源擾動(dòng)在成像光路的光傳感器中所造成的感測(cè)信號(hào)變化量，以提升自動(dòng)聚焦精度。本發(fā)明的一實(shí)施例提出一種自動(dòng)聚焦裝置，包括一光源，發(fā)射出一光束；一光路徑調(diào)整器，調(diào)整該光源所發(fā)出的該光束入射到該光路徑調(diào)整器后的一出射方向；一物鏡，將該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到一偵測(cè)物；一光傳感器，感測(cè)該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到該偵測(cè)物后反射所形成的一圖像，該光路徑調(diào)整器縮小形成在該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一位置變化；一信號(hào)處理單元，根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像以判斷該偵測(cè)物的一離焦位置；以及一驅(qū)動(dòng)單元，受控于該信號(hào)處理單元，該驅(qū)動(dòng)單元改變?cè)撐镧R與該偵測(cè)物間的一相對(duì)位置，以讓該偵測(cè)物往該物鏡的一焦點(diǎn)位置移動(dòng)。本發(fā)明的另一實(shí)施例提出一種自動(dòng)聚焦方法，應(yīng)用于一自動(dòng)聚焦裝置，該方法包括發(fā)射出一光束；調(diào)整該光束的一出射方向；利用一物鏡，將調(diào)整后的該光束入射到一偵測(cè)物；感測(cè)調(diào)整后的該光束入射到該偵測(cè)物后反射所形成的一圖像，該調(diào)整步驟縮小該圖像的一位置變化；根據(jù)所感測(cè)的該圖像以判斷該偵測(cè)物的一離焦位置；以及根據(jù)所判斷出的該偵測(cè)物的該離焦位置，改變?cè)撐镧R與該偵測(cè)物間的一相對(duì)位置，以讓該偵測(cè)物往該物鏡的一焦點(diǎn)位置移動(dòng)。本發(fā)明運(yùn)用光路徑調(diào)整器及/或信號(hào)算法來(lái)降低光源擾動(dòng)在成像光路的光傳感器中所造成的感測(cè)信號(hào)變化量，以提升自動(dòng)聚焦精度。為了對(duì)本發(fā)明的上述及其它方面有更好的理解，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖IA 圖IC顯示已知技術(shù)的光源擾動(dòng)示意圖。圖2顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響的自動(dòng)聚焦裝置的示意圖。圖3與圖4顯示根據(jù)發(fā)明第一實(shí)施例的降低光源擾動(dòng)的示意圖。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的成像在光傳感器上的圖像的幾何中心點(diǎn)與其重心位置間的相對(duì)位置S，以用于離焦距離與離焦方向的判定依據(jù)。圖6顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的成像在光傳感器上的圖像的幾何面積A，以用于離焦距離與離焦方向的判定依據(jù)。主要元件符號(hào)說(shuō)明11、11，、11”:光軸12 光傳感器I3 范圍15 與 15，圖像16與16，重心位置50:自動(dòng)聚焦裝置100 光源照射單元200 成像光路單元300 觀測(cè)單元S 偵測(cè)物400 信號(hào)處理單元500 驅(qū)動(dòng)單元110:發(fā)光元件101 光路徑調(diào)整器102與103 光整形鏡組104 光遮斷器105 與 106 分光鏡107 物鏡201 聚焦透鏡202 光傳感器301 無(wú)限遠(yuǎn)修正光路系統(tǒng)302 觀測(cè)傳感器221 與 231:圖像222與232 重心位置223與233 幾何中心點(diǎn)
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明數(shù)個(gè)實(shí)施例中，運(yùn)用光路徑調(diào)整器及/或信號(hào)算法來(lái)降低光源擾動(dòng)在成像光路的光傳感器中所造成的感測(cè)信號(hào)變化量，以提升自動(dòng)聚焦精度。第一實(shí)施例圖2顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響的自動(dòng)聚焦裝置50的示意圖。自動(dòng)聚焦裝置50包括光源照射單元100、成像光路單元200與觀測(cè)單元300。偵測(cè)物以參考符號(hào)S代表。自動(dòng)聚焦裝置50可還包括信號(hào)處理單元400與驅(qū)動(dòng)單元500。光源照射單元100包括發(fā)光元件110、光路徑調(diào)整器101、光整形鏡組102與103、 光遮斷器104、分光鏡(BS, beam splitter) 105與106、物鏡107。發(fā)光元件110例如但不受限于激光二極管(laser diode, LD)。成像光路單元200包括物鏡107、分光鏡105與106、聚焦透鏡201與光傳感器 202。在此實(shí)施例中，物鏡107、分光鏡105與106既屬于光源照射單元100也屬于成像光路單元200。但本發(fā)明其它可能實(shí)施例并不受限于此種光路架構(gòu)，比如，在本發(fā)明其它可能實(shí)施例中，光源照射單元100與成像光路單元200可有各自的物鏡與分光鏡組。觀測(cè)單元300用以接收被偵測(cè)物S反射的觀測(cè)圖像，以讓操作者實(shí)時(shí)觀測(cè)。依據(jù)圖2顯示的第一實(shí)施例中的觀測(cè)單元300包括無(wú)限遠(yuǎn)修正光路系統(tǒng)(infinity-corrected optical system) 301 與觀測(cè)傳感器 302。在本發(fā)明第一實(shí)施例，為降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響，發(fā)光元件110(如 LD)發(fā)射出一束光束，經(jīng)過(guò)光路徑調(diào)整器101與光整形鏡組102與103后，形成準(zhǔn)直的圓柱狀平行光束B(niǎo)i。光路徑調(diào)整器101可快速調(diào)整發(fā)光元件110所發(fā)射的光束入射到光路徑調(diào)整器110后的出射光束的方向。圓柱狀平行光束B(niǎo)l經(jīng)過(guò)光遮斷器104后，形成半圓柱狀平行光束B(niǎo)2。半圓柱狀平行光束B(niǎo)2經(jīng)過(guò)分光鏡105與106后，成為光束B(niǎo)3。光束B(niǎo)3經(jīng)過(guò)物鏡107而打到偵測(cè)物S。打到偵測(cè)物S的光束B(niǎo)3被偵測(cè)物S所反射，經(jīng)過(guò)物鏡107后，再經(jīng)過(guò)分光鏡106 與105后，成為光束B(niǎo)4。光束B(niǎo)4經(jīng)過(guò)聚焦透鏡201后，投射在光傳感器202。利用投射在光傳感器202的光束的重心位置的變化，可用來(lái)判斷離焦距離與離焦方向。光傳感器202 偵測(cè)經(jīng)光路徑調(diào)整器101調(diào)整后的光束入射到偵測(cè)物S后反射所形成的圖像；且光路徑調(diào)整器101可讓投射在光傳感器202的光束圖像位置變化縮小。觀測(cè)單元300可讓操作者實(shí)時(shí)觀測(cè)圖像。分光鏡106將由物鏡所射出的光束B(niǎo)3 分光(部分光反射，部分光穿透)，穿透分光鏡106的光束會(huì)入射至觀測(cè)單元300的無(wú)限遠(yuǎn)修正光路系統(tǒng)301，并由觀測(cè)傳感器302取得觀測(cè)圖像。以下說(shuō)明本實(shí)施例如何運(yùn)用光路徑調(diào)整器101來(lái)降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響。請(qǐng)參考圖3與圖4，其顯示根據(jù)發(fā)明第一實(shí)施例的降低光源擾動(dòng)的示意圖。假設(shè)自動(dòng)聚焦裝置的發(fā)光元件110 (LD)功率穩(wěn)定，且偵測(cè)物S與自動(dòng)聚焦裝置的相對(duì)位置不變。 如果發(fā)光元件110(光源)的光軸飄動(dòng)的話，光源的光軸在不同的時(shí)間點(diǎn)會(huì)有不同的發(fā)射方向，111代表理想光軸(未有光軸飄動(dòng))，而111’與111”則代表光軸飄動(dòng)后的光軸。當(dāng)光束入射光路徑調(diào)整器101后，由于光路徑調(diào)整器101可以快速調(diào)整出射光束的方向，且由于光傳感器202的曝光時(shí)間比光路徑調(diào)整器101的調(diào)整周期長(zhǎng)(比如，光傳感器為(XDJIJCXD 的曝光周期長(zhǎng)于光路徑調(diào)整器101的旋轉(zhuǎn)周期)。在光傳感器202的曝光時(shí)間內(nèi)，入射到光傳感器202的光束的平均位置變化可縮小在范圍250內(nèi)，范圍250比圖1A(已知技術(shù))的范圍13小。因此，在本發(fā)明第一實(shí)施例中，利用光路徑調(diào)整器101，投射在光傳感器202的光束的重心位置變化縮小，可有效的降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響。如圖4 所示，Pn_tl P22_tl、Pn_t2 P22_t2、Pn_t3 P22_t3 與 Pn_t4 P22_t4 分別代表在光傳感器的4個(gè)感測(cè)周期時(shí)間點(diǎn)tl t4下的成像在光傳感器202上的位置(可據(jù)此得出圖像重心位置)。由圖4可看出，即便有光軸飄動(dòng)，在本發(fā)明第一實(shí)施例中，由于在一個(gè)感測(cè)周期內(nèi)，圖像的重心位置可由散布于4個(gè)象限內(nèi)的圖像位置平均而得(假設(shè)光傳感器的感測(cè)單元落于4個(gè)象限內(nèi))，所以，可得知投射在光傳感器202的光束的重心位置變化縮小，可有效的降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響。請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D1，當(dāng)偵測(cè)物S距離物鏡107的離焦位置在某一點(diǎn)時(shí)，此時(shí)，信號(hào)處理單元400可根據(jù)投射在光傳感器202的圖像及/或光束重心位置變化，得知此時(shí)的偵測(cè)物S 的離焦距離與離焦方向。假設(shè)偵測(cè)物S未位于物鏡107的焦點(diǎn)上的話，則信號(hào)處理單元400 會(huì)控制驅(qū)動(dòng)器500來(lái)移動(dòng)物鏡107及/或偵測(cè)物S，以讓偵測(cè)物S往物鏡107的焦點(diǎn)位置移動(dòng)。由于入射至光傳感器202的光束的重心位置變化量被光路徑調(diào)整器101所縮小了，所以，偵測(cè)物S的離焦距離與離焦方向也被抑制，不會(huì)有很大變化，可提升自動(dòng)聚焦的精度。光路徑調(diào)整器101可以是旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散片(diffuser)或聲光調(diào)整器或電光調(diào)整器等，只要能改變光入射路徑與光出射角度即可。以光路徑調(diào)整器101為旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散片為例， 其能快速旋轉(zhuǎn)，使得光穿過(guò)光路徑調(diào)整器101時(shí)，其穿透角度會(huì)被改變。更進(jìn)一步說(shuō)，光路徑調(diào)整器101可降低光源的光軸飄動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響。在其它可能實(shí)施例中，光路徑調(diào)整器101可降低光源強(qiáng)度變動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度影響。第二實(shí)施例在本發(fā)明第二實(shí)施例中，運(yùn)用信號(hào)算法來(lái)進(jìn)一步提升自動(dòng)聚焦的精度。如圖5所示，成像在光傳感器202上不同時(shí)間點(diǎn)的圖像221與231的重心位置222與232會(huì)因?yàn)闀r(shí)間點(diǎn)不同而不同。但對(duì)于圖像221與231來(lái)說(shuō)，其幾何中心點(diǎn)223與233與其重心位置222 與232之間的相對(duì)位置δ，原則上來(lái)說(shuō)，即使光軸如何變化，理論上此相對(duì)位置δ并不會(huì)隨之發(fā)生變化。所以，在本發(fā)明第二實(shí)施例中，可利用成像在光傳感器上的圖像的相對(duì)位置S (圖像的幾何中心點(diǎn)與其重心位置間的相對(duì)位置)作為離焦距離與離焦方向的判定依據(jù)，以進(jìn)一步提升自動(dòng)聚焦的精度。尤其是，在第二實(shí)施例中，如果想要更進(jìn)一步節(jié)省成本， 甚至可省略光路徑調(diào)整器101。第三實(shí)施例在本發(fā)明第三實(shí)施例中，運(yùn)用信號(hào)算法來(lái)進(jìn)一步提升自動(dòng)聚焦的精度。如圖6所示，成像在光傳感器202上不同時(shí)間點(diǎn)的圖像221與231的幾何面積A原則上不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間點(diǎn)不同而不同，甚至，原則上來(lái)說(shuō)，即便光軸有變化，理論上圖像的幾何面積A并不會(huì)隨之發(fā)生變化。所以，在本發(fā)明第三實(shí)施例中，可利用成像于光傳感器上的圖像的幾何面積A 作為離焦距離與離焦方向的判定依據(jù)，以進(jìn)一步提升自動(dòng)聚焦的精度。尤其是，在第三實(shí)施例中，如果想要更進(jìn)一步節(jié)省成本，甚至可省略光路徑調(diào)整器101。綜上所述，可知，在本發(fā)明數(shù)個(gè)實(shí)施例中，偵測(cè)物S的離焦位置可從光傳感器所偵測(cè)圖像的重心位置變化而得到；或者是，偵測(cè)物S的離焦位置可從光傳感器202所偵測(cè)圖像的相對(duì)位置變化得到；或者是，偵測(cè)物S的離焦位置可從光傳感器202所偵測(cè)圖像的幾何面積變化得到。綜上所述，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例公開(kāi)如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的修正與改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視前附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)聚焦裝置，包括 一光源，發(fā)射出一光束；一光路徑調(diào)整器，調(diào)整該光源所發(fā)出的該光束入射到該光路徑調(diào)整器后的一出射方向；一物鏡，將該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到一偵測(cè)物； 一光傳感器，感測(cè)該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到該偵測(cè)物后反射所形成的一圖像，該光路徑調(diào)整器縮小形成在該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一位置變化；一信號(hào)處理單元，根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像以判斷該偵測(cè)物的一離焦位置；以及一驅(qū)動(dòng)單元，受控于該信號(hào)處理單元，該驅(qū)動(dòng)單元改變?cè)撐镧R與該偵測(cè)物間的一相對(duì)位置，以讓該偵測(cè)物往該物鏡的一焦點(diǎn)位置移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，該光傳感器的一曝光時(shí)間比該光路徑調(diào)整器的一調(diào)整周期長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，該信號(hào)處理單元根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一重心位置變化而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，該信號(hào)處理單元根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一幾何中心點(diǎn)與一重心位置間的一相對(duì)位置而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，該信號(hào)處理單元根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一幾何面積而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦裝置，還包括一光整形鏡組，將該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束整形成一準(zhǔn)直圓柱狀平行光束； 一光遮斷器，將該光整形鏡組所形成的該圓柱狀平行光束遮斷成一半圓柱狀平行光束；一分光鏡，分光該半圓柱狀平行光束，以入射至該物鏡；一聚焦透鏡，入射至該偵測(cè)物的該光束經(jīng)該偵測(cè)物所反射而經(jīng)過(guò)該物鏡后，再經(jīng)過(guò)該分光鏡與該聚焦透鏡后，投射在該光傳感器；以及一觀測(cè)單元，實(shí)時(shí)觀測(cè)圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)聚焦裝置，其中，該觀測(cè)單元包括一無(wú)限遠(yuǎn)修正光路系統(tǒng)與一觀測(cè)傳感器，該分光鏡分光該物鏡所射出的該光束，穿透該分光鏡的該光束入射至該觀測(cè)單元的該無(wú)限遠(yuǎn)修正光路系統(tǒng)。
8.一種自動(dòng)聚焦方法，應(yīng)用于一自動(dòng)聚焦裝置，該方法包括 發(fā)射出一光束；調(diào)整該光束的一出射方向；利用一物鏡，將調(diào)整后的該光束入射到一偵測(cè)物；感測(cè)調(diào)整后的該光束入射到該偵測(cè)物后反射所形成的一圖像，該調(diào)整步驟縮小該圖像的一位置變化；根據(jù)所感測(cè)的該圖像以判斷該偵測(cè)物的一離焦位置；以及根據(jù)所判斷出的該偵測(cè)物的該離焦位置，改變?cè)撐镧R與該偵測(cè)物間的一相對(duì)位置，以讓該偵測(cè)物往該物鏡的一焦點(diǎn)位置移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該感測(cè)該圖像的一曝光時(shí)間比調(diào)整該光束的一調(diào)整周期長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該判斷步驟包括根據(jù)所感測(cè)的該圖像的一重心位置變化而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該判斷步驟包括根據(jù)所感測(cè)的該圖像的一幾何中心點(diǎn)與一重心位置間的一相對(duì)位置而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，該判斷步驟包括根據(jù)所感測(cè)的該圖像的一幾何面積而判斷該偵測(cè)物的該離焦位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括利用一光整形鏡組，將所調(diào)整后的該光束整形成一準(zhǔn)直圓柱狀平行光束； 利用一光遮斷器將所形成的該圓柱狀平行光束遮斷成一半圓柱狀平行光束； 利用一分光鏡分光該半圓柱狀平行光束，以入射至該物鏡；入射至該偵測(cè)物的該光束經(jīng)該偵測(cè)物所反射而經(jīng)過(guò)該物鏡后，再經(jīng)過(guò)該分光鏡與一聚焦透鏡后，投射在該光傳感器；以及利用一觀測(cè)單元來(lái)實(shí)時(shí)觀測(cè)圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，該分光鏡分光該物鏡所射出的該光束，穿透該分光鏡的該光束入射至該觀測(cè)單元。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)聚焦裝置與其方法。該自動(dòng)聚焦裝置包括一光源，發(fā)射出一光束；一光路徑調(diào)整器，調(diào)整該光源所發(fā)出的該光束入射到該光路徑調(diào)整器后的一出射方向；一物鏡，將該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到一偵測(cè)物；一光傳感器，感測(cè)該光路徑調(diào)整器所調(diào)整后的該光束入射到該偵測(cè)物后反射所形成的一圖像，該光路徑調(diào)整器縮小形成在該光傳感器所感測(cè)的該圖像的一位置變化；一信號(hào)處理單元，根據(jù)該光傳感器所感測(cè)的該圖像以判斷該偵測(cè)物的一離焦位置；以及一驅(qū)動(dòng)單元，受控于該信號(hào)處理單元，該驅(qū)動(dòng)單元改變?cè)撐镧R與該偵測(cè)物間的一相對(duì)位置，以讓該偵測(cè)物往該物鏡的一焦點(diǎn)位置移動(dòng)。本發(fā)明能降低光源擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)聚焦精度的影響。
文檔編號(hào)G02B7/28GK102478699SQ20101060903
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者劉建圣, 林央正 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院