整個F0V上及/或比F0V大的區(qū)域上，自動聚焦圖案落在F0V之外的可能性顯著降低。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，如本文所述的自動聚焦可應用于使具有大工作距離偏差的檢驗系統(tǒng)聚焦，而不會損失準確度。由于自動聚焦圖案是以斜角并在經擴展區(qū)域上投射的，因此可在成像系統(tǒng)的不同工作距離處捕捉自動聚焦圖案的不同部分。本發(fā)明人也已發(fā)現(xiàn)，雖然可在不同工作距離處對自動聚焦圖案的不同部分進行成像，但仍可提供自動聚焦。
[0061 ] 在一些實例性實施例中，選擇空間隨機自動聚焦圖案的反射的僅一部分來進行分析。視需要，選擇所述反射的圍繞F0V中心的一部分來進行分析。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過用空間隨機自動聚焦圖案照射F0V的相當大區(qū)域并選擇鏡面反射的一部分來進行分析，在光學/機械組裝階段中定位自動聚焦圖案所需的準確度實質上降低，且精度在大的動態(tài)范圍內得以維持。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，只要對光學/機械部件的定位可相對于彼此穩(wěn)定，便可維持自動聚焦系統(tǒng)的精度及動態(tài)范圍。
[0062]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所使用的空間隨機自動聚焦圖案是斑點圖案。使用斑點圖案作為自動聚焦圖案的一個優(yōu)點是，斑點圖案在大的工作距離動態(tài)范圍及所成像區(qū)域內提供穩(wěn)定聚焦。通常，在現(xiàn)有技術系統(tǒng)中，所投射自動聚焦圖案將因不同工作距離而對焦及離焦。在此種情況中，重要的是對自動聚焦圖案進行引導，使得所投射自動聚焦圖案的最佳焦點準確地定位在照相機的最佳焦點中。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當使用斑點圖案時，圖案會保持相對良好的聚焦，以致不需要使照相機焦點與斑點圖案的焦點匹配。因此，通常不需要進行精確的機械校準便能使自動聚焦圖案的焦平面與照相機/顯微鏡的焦平面對準，而這通常是已知DMS所需要的。
[0063]使用斑點圖案來進行自動聚焦的另一優(yōu)點是，可以相對低的成本產生既隨時間穩(wěn)定又在襯底的不同區(qū)域上穩(wěn)定的斑點圖案。在一些實例性實施例中，用漫射器及激光束源來產生斑點圖案。視需要，通過透過全息掩模投射激光束來產生斑點圖案。
[0064]雖然已知曉用于使用斑點圖案進行深度測距的已知方法，但這些方法是基于在不同深度內斑點圖案之間的相關性缺失。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，對于數(shù)量級為幾個場深的小深度改變來說，此類斑點圖案改變并不顯著，而是已發(fā)現(xiàn)，可在三角測量方法中使用斑點圖案來檢測斑點圖案要素的移位及/或按比例縮放。在一些實例性實施例中，可發(fā)生斑點圖案在不止一個方向上的移位及/或斑點圖案的按比例縮放，且對此進行檢測并將此用于自動聚焦。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，當檢驗鏡面物體(例如，玻璃)時，斑點圖案或其他空間隨機圖案是視情況透過物鏡而被傾斜投射，且接著沿著主光學路徑而朝成像系統(tǒng)的圖像平面反射。另一選擇為，所述斑點圖案是沿著視情況通向替代圖像傳感器的替代光學路徑反射。圖像檢測器獲取所反射圖像，且處理單元分析所反射空間隨機圖案的移位及/或按比例縮放，以確定相對于所需及/或所聚焦工作距離的距離及方向。另一選擇為，使用專用于自動聚焦的圖像傳感器。在一些實例性實施例中，所述處理單元確定所反射圖像與一個或多個在成像系統(tǒng)的已知工作距離處捕捉的所預存儲圖像之間的相關性。在一些實例性實施例中，使用卷積來追蹤在不同工作距離內斑點圖案的移動。在一些實例性實施例中，確定一個或多個斑點峰值中心的坐標，并追蹤其位置及/或將所述位置與所存儲坐標進行比較，以定義對照相機的工作距離的調整。
[0066]在一些實例性實施例中，自動聚焦系統(tǒng)以追蹤模式運作且隨著成像系統(tǒng)跨襯底移動而使成像系統(tǒng)維持連續(xù)對焦，以便消除原本將需要用于使成像系統(tǒng)聚焦在襯底上的所定義坐標處的自動聚焦時間。通常，在追蹤模式期間，隨著成像系統(tǒng)朝所定義坐標移動而捕捉自動聚焦圖像。另一選擇為或另外，響應于成像系統(tǒng)到達所定義位置(例如，缺陷區(qū))而執(zhí)行自動聚焦。在一些實例性實施例中，自動聚焦系統(tǒng)以檢驗系統(tǒng)的掃描模式運作。通常，在掃描模式期間，自動聚焦系統(tǒng)在成像系統(tǒng)的運動期間以預定義速率來執(zhí)行自動聚焦。通常，成像系統(tǒng)在捕捉檢驗圖像與捕捉自動聚焦圖像之間交替。通常，在追蹤模式及掃描模式兩者期間為進行自動聚焦而捕捉的圖像被定義成實質上小于掃描圖像。
[0067]視需要，所述成像系統(tǒng)包括顯微鏡。
[0068]為便于更好地理解如圖式的圖2-6中所例示的本發(fā)明一些實施例，首先參照如圖1中所例示供與本發(fā)明實施例一起使用的適于檢驗平板顯示器(FPD)的實例性系統(tǒng)的構造及運作。已知檢驗系統(tǒng)100對于檢驗制作中的FPD是有用的。檢驗系統(tǒng)100包括安裝在底架102上的靜態(tài)懸浮臺板110。所述檢驗系統(tǒng)還包括位移器124，位移器124用于使大體平坦襯底106沿著Y方向且優(yōu)選地平行于臺板110而移動。檢驗系統(tǒng)100通常包括多個用于掃描的照相機128(例如第一檢驗單元)，照相機128安裝在橫跨臺板110的第一橋形件112上并連接到圖像處理單元。通常，由照相機128捕捉的圖像數(shù)據(jù)被即時處理，以識別大體平坦襯底106的可能有缺陷的部分。通常，各照相機128中的每一個均包括自動聚焦特征，所述自動聚焦特征用于即時調整所述照相機中的每一個的焦點。通常，沿Z方向來調整各照相機128中的每一個，以與襯底106維持所需工作距離。檢驗系統(tǒng)100通常還包括一個或多個可移動照相機132 (例如，高分辨率攝像機或顯微鏡)(例如第二檢驗單元)，所述一個或多個可移動照相機132安裝在相對于第一橋形件112位移(例如，在第一橋形件112下游)且也橫跨臺板110的第二橋形件113上，并連接到用于將所捕捉的缺陷分類的圖像后處理單元。通常，可移動照相機132被沿X方向(例如，橫掃描方向)來回驅動，且響應于從圖像處理計算機接收到的輸入而被觸發(fā)。通常，所述圖像處理計算機提供用于重新定位平坦襯底106上被懷疑為有缺陷的區(qū)域的信息。通常，X軸線電動機及控制器控制可移動照相機132在第二橋形件113上的定位。通常，照相機132也包括自動聚焦特征，所述自動聚焦特征用于通過使照相機132沿Z方向移動而使照相機132聚焦在襯底106的所指定缺陷區(qū)域上。通常，來自可移動照相機132的輸出用于:對缺陷區(qū)域進行視覺檢驗、自動缺陷分類、及/或對圖案的不同特征進行臨界尺寸與疊對(critical dimens1n and overlay ;Q)0)測量。通常，來自可移動照相機的輸出由圖像后處理計算機處理?，F(xiàn)在參見圖2，其顯示根據(jù)本發(fā)明一些實施例與檢驗系統(tǒng)的照相機集成在一起的DMS的光學結構的簡化示意圖。通常，照相機300包括圖像傳感器355、成像光學器件370、及照射器210。通常，照射器210以可見光范圍進行照射。視需要，使用一個或多個透鏡元件220來調節(jié)照射。視需要，用分束器375將照射引導到平坦表面395上的目標區(qū)域。通常，來自照射器210的照射是沿著主光學路徑360、透過成像光學器件370而朝圖像傳感器355反射。通常，成像光學器件370包括一個或多個透鏡371。在一些實例性實施例中，DMS與照相機300集成在一起。另一選擇為，來自照射器210的照射是沿著視需要通向替代圖像傳感器的替代光學路徑反射。在一些實例性實施例中，當對漫射性物體(例如，PCB、及/或為部分漫射性且部分反射性的物體)進行成像時，來自照射器210的照射是沿著替代光學路徑反射，且主光學路徑不用于自動聚焦。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述DMS包括用于在平坦表面395上的指定區(qū)域上產生空間隨機自動聚焦圖案的圖案產生器350。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，來自自動聚焦圖案產生器350的光線385是以斜角投射在平坦表面395上，以便可應用三角測量方法、基于所檢測到的自動聚焦圖案移位而確定照相機300的工作距離的改變。在一些實例性實施例中，圖案產生器350的光學性質被定義成使得光線385是以平行方式朝平坦表面395引導。在一些實例性實施例中，通過光線385投射的空間隨機自動聚焦圖案也沿著主光學路徑360、透過成像光學器件370而朝圖像傳感器355 (例如，(XD或CMOS傳感器)反射。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，對所反射自動聚焦圖案的圖像進行分析，以進行自動聚焦。通常，當射到平坦表面395上的光線385為平行時，因工作距離改變所致的自動聚焦圖案移位是大致上全局的，例如，整個自動聚焦圖案一起沿大致上相同方向移位且移位大致上相同距離。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，與照相機300相關聯(lián)的致動器響應于對所述圖像中的一個或多個的分析而沿Z方向調整照相機300的工作距離。
[0070]在一些實例性實施例中，圖案產生器350能夠將空間隨機自動聚焦圖案投射在圖像傳感器355的整個F0V上或投射在大于整個F0V的區(qū)域上。另一選擇為，圖案產生器350包括能夠將空間隨機自動聚焦圖案(例如，斑點圖案)投射在照相機300的FOV的所指定部分處的光學器件。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖案產生器用激光二極管310產生自動聚焦圖案，激光二極管310以近紅外(near infrared ;NIR)范圍進行照射。視需要，使用低于750 μπι及/或介于650 μπι與750 μπι之間的波長。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，使用二向色分束器330將來自照射器210及圖案產生器350兩者的照射引導到平坦表面395上的目標區(qū)域。
[0072]在一些實例性實施例中，照相機300在用照射器210進行照射與用圖案產生器350進行照射之間交替。通常，用照射器210捕捉的圖像是用于檢驗平坦表面395，且用圖案產生器350捕捉的圖像是用于使照相機300自動聚焦。在其他實例性實施例中，照射器210及圖案產生器350同時進行照射，且對用于檢驗的圖像執(zhí)行自動聚焦。
[0073]通常，當針對圖案產生器350使用近IR范圍時，透過二向色分束器330時的能量損耗為小的及/或不顯著的。應注意，為清晰起見，僅顯示了從圖案產生器350投射的光線385。另一選擇為，DMS使用專用成像光學器件及/或圖像傳感器(例如，不使用成像光學器件370及圖像傳感器355)來進行自動聚焦感測。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，圖案產生器350用激光二極管310、漫射器320、及透鏡315來產生斑點圖案。視需要，透鏡315用于定制由激光二極管310及漫射器320產生的斑點圖案的性質。通常，從激光二極管310傳出的光線在到達漫射器320時是高度平行的。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，用激光器及漫射器產生的斑點圖案既隨時間穩(wěn)定又在照相機300的F0V上穩(wěn)定，只要激光二極管310的性質隨時間穩(wěn)定且漫射器的性質在其所照射區(qū)域上穩(wěn)定即可。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可調整斑點圖案的一個或多個特性，以獲得所述DMS