的所需準確度。通常，可通過調整激光二極管310的波長、漫射器320的被激光器310照射的面積，及/或通過定義漫射器320的性質來調整斑點圖案中斑點的大小。通常，當激光二極管310照射漫射器320的一大部分時，斑點大小會較小。雖然小的斑點大小對于在不同工作距離處檢測自動聚焦圖案的平移可提供較高準確度，但在激光二極管310照射漫射器320的一大部分時發(fā)生的平移量值通常小于在激光二極管310照射漫射器320的較小部分時的平移。通常，可按照系統(tǒng)類型來解決斑點大小與斑點平移之間的折衷問題。
[0076]現在參見圖3，其顯示根據本發(fā)明一些實施例與檢驗系統(tǒng)的顯微鏡集成在一起的DMS的光學結構的簡化示意圖。根據本發(fā)明的一些實施例，DMS與定位在平坦表面395上方的顯微鏡照相機400 —起運作。通常，在顯微鏡照相機中，物鏡380與成像光學器件及/或上部場透鏡373分離。根據本發(fā)明的一些實施例，分束器375定位在場透鏡373與物鏡380之間。根據本發(fā)明的一些實施例，圖案產生器350將照射以直角投射到主光學路徑，且物鏡380能夠使光線385彎曲，使得光線385以斜角到達平坦表面395。視需要，用于顯微鏡照相機的斜角大于用于較低放大率照相機(例如，如參見圖2所述)的斜角。視需要及/或另一選擇為，圖案產生器350直接朝物鏡380以斜角投射照射。通常，所述照射被引導到平坦表面395上的目標區(qū)域，且接著反射到主光學路徑360中、透過成像光學器件373而朝圖像傳感器355反射。另一選擇為，來自圖案產生器350的照射是沿著替代光學路徑反射。
[0077]現在參見圖4A及圖4B，其顯示根據本發(fā)明一些實施例與檢驗系統(tǒng)的照相機集成在一起的DMS的替代光學結構的簡化示意圖。應注意，雖然是針對如圖2中所述的照相機來顯示替代實例性光學結構，但相同或類似結構也可應用于如圖3中所述的顯微鏡照相機。視需要，可將不止一種替代方案應用于照相機300及/或顯微鏡照相機400?，F在參見圖4A，顯示照相機301與圖案產生器351集成在一起，圖案產生器351將空間隨機自動聚焦圖案以變焦效果投射在平坦表面395上。視需要，激光二極管310與光學器件315之間的距離被定義成使得光線385在射到平坦表面395上時將是不平行的。視需要，當使用不平行投射時，空間隨機自動聚焦圖案通常響應于照相機301的工作距離的改變而以復雜方式改變。視需要，可檢測及/或追蹤移位及按比例縮放兩者，以感測用于聚焦的信息。
[0078]現在參見圖4B，圖案產生器352可包括不止一個激光二極管310與漫射器320對。在一些實例性實施例中，圖案產生器352包括兩個激光二極管310與漫射器320對，所述兩個對中的每一對均將空間隨機自動聚焦圖案投射在平坦表面395上。視需要，兩個對透過同一透鏡316進行投射。通常，兩個激光二極管310并非是相干性的，使得每一激光二極管310可形成其自身的空間隨機自動聚焦圖案。視需要，圖案產生器352包括不止一個透過同一漫射器進行照射的激光二極管310。視需要，每一激光二極管310以不同角度來投射照射且產生唯一空間隨機圖案。在一些實例性實施例中，圖案產生器352能夠將每一空間隨機自動聚焦圖案以不同角度投射在平坦表面上。在一些實例性實施例中，可使用從不同角度投射兩個空間隨機自動聚焦圖案的方式來對于檢測工作距離及/或工作距離的改變以進行自動聚焦提高可靠性及信噪比。
[0079]應注意，通常，從圖案產生器351及/或352投射的照射被引導到平坦表面395上的目標區(qū)域，且接著沿著主光學路徑360、透過檢驗系統(tǒng)的成像光學器件并朝圖像傳感器355反射。另一選擇為，來自圖案產生器351及/或352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。
[0080]現在參照圖5，其顯示根據本發(fā)明一些實施例投射在經圖案化表面上的所反射斑點圖案的實例性圖像。根據本發(fā)明的一些實施例，用照相機300、301、302、及/或顯微鏡400中的任一個捕捉的圖像500包括蝕刻及/或印刷在面板上的圖案510、以及由多個斑點形成的空間隨機自動聚焦圖案530兩者。應注意，為清晰起見，在圖5中顯示了恒定強度的斑點輪廓。通常，圖案510包含所定義幾何形狀，例如，矩形、線形、及圓形。通常，空間隨機自動聚焦圖案530與面板的圖案510具有不良相關性，且因此，在自動聚焦期間，空間隨機自動聚焦圖案530不可能與圖案510混淆。
[0081]根據本發(fā)明的一些實施例，追蹤及/或檢測自動聚焦圖案530中的一個或多個斑點及/或一個或多個斑點群組的平移及/或按比例縮放，以確定照相機的工作距離的改變。通常，可通過對多個覆蓋照相機的F0V的斑點執(zhí)行分析來提高檢測準確度。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中心的坐標，并追蹤所述坐標的位置及/或將所述位置與照相機的所定義工作距離的所存儲坐標進行比較。視需要，計算所捕捉斑點圖案與在成像系統(tǒng)的已知工作距離處捕捉的一個或多個所預存儲圖像之間的相關性，以確定照相機的當前工作距離。通常，當在照相機的掃描運動期間執(zhí)行自動聚焦時，圖案510通?？梢蛘障鄼C相對于面板移動而沿掃描方向是模糊的，而空間隨機自動聚焦圖案530將因圖案產生器與照相機集成在一起及/或隨照相機一起移動而保持不模糊。應注意，圖5中未顯示運動模糊效應。
[0082]現在參見圖6A、圖6B及圖6C，其顯示根據本發(fā)明一些實施例因照相機的工作距離改變所致的斑點圖案平移及/或按比例縮放的實例性圖示。理想地，對于圖2中所示的光學結構且根據本發(fā)明的一些實施例，斑點圖案530中的每一斑點將通常響應于照相機300的工作距離改變而如圖6A中所示沿大致上相同方向平移且平移大致上相同量值。在理想情況下，平移可通常沿某一所定義方向發(fā)生。在一些實例性實施例中，理想地，用如圖4A中所述的DMS形成的斑點圖案可響應于照相機的工作距離改變而沿如圖6B中所示的縮小方向或沿放大方向移動。本發(fā)明人已發(fā)現，歸因于系統(tǒng)的不準確性及/或歸因于所使用的簡單機械構造(其不需要準確的機械或校準程序)，斑點圖案的平移及/或按比例縮放方向在整個圖像中通常并非是線性的，且可類似于如圖6C中所示的方向。通常，斑點圖案或其他空間隨機自動聚焦圖案的移動可包括平移及按比例縮放兩者在兩個維度上的改變的組合。在使用不止一個激光源(舉例來說，如參照圖4B所示及所述)的情況中，將發(fā)生多種改變，例如，斑點圖案的移動將為更復雜的。
[0083]現在參見圖7，其顯示根據本發(fā)明一些實施例的自動聚焦系統(tǒng)的實例性組件的簡化框圖。根據本發(fā)明的一些實施例，自動聚焦系統(tǒng)490包括:DMS 480 ;致動器450，用于使照相機(例如，圖像傳感器及/或相關聯光學器件)相對于平坦表面移動；以及控制器445，用于控制致動器450的位置。根據本發(fā)明的一些實施例，DMS 480包括:圖案產生器420，用于產生并在供成像及/或檢驗的平坦表面上投射空間隨機自動聚焦圖案；照相機405，用于捕捉從平坦表面反射的空間隨機自動聚焦圖案；以及處理器440，用于處理來自照相機405的輸出，以確定相對于所聚焦位置的偏差。視需要，處理器440提供改變圖像傳感器430的位置的指令，以便改變關注區(qū)域(Reg1n of Interest ;R0I)。視需要，由DMS 480使用的照相機405是用于檢驗平坦表面的同一照相機。另一選擇為，照相機405是專用于自動聚焦的照相機。通常，當照相機405專用于自動聚焦時，致動器450會改變照相機405及用于檢驗的照相機兩者的位置。
[0084]視需要，圖案產生器420選自實例性圖案產生器350、351、或352中的一個。在一些實例性實施例中，圖案產生器420產生并在平坦表面上投射斑點圖案。根據本發(fā)明的一些實施例，圖案產生器420包括一個或多個用于產生斑點圖案的激光二極管及漫射器。
[0085]在一些實例性實施例中，控制所述激光二極管以近IR波長、及/或可與用于檢驗平坦表面的照射有區(qū)別的波長進行照射。在一些實例性實施例中，所述激光二極管的強度是基于平坦表面的灰度級而選擇，例如，通過計算平坦表面(例如，目標)的圖像的灰度級度量并與所需灰度級度量的預定義值進行比較。視需要，灰度級度量是目標與隨機圖案的圖像的平均灰度級、或某一更高百分位，例如95%。視需要，如果所述度量顯著低于或高于所需灰度級度量的預定義值，則相應地調整激光脈沖強度或持續(xù)時間。視需要，在兩個自動聚焦圖像之間捕捉一圖像，以估計目標的灰度級。
[0086]根據本發(fā)明的一些實施例，當檢驗透明面板(例如，被圖案化的玻璃面板)時，將激光二極管選擇成具有足夠低的相干性，以避免因來自所述透明面板兩側的反射而產生干涉圖案。視需要，當產生斑點圖案時，將激光二極管的相干性選擇成高到足以產生所需斑點，但小至足以避免干涉圖案。通常，可使用的現成激光二極管的相干性適合于厚度超過幾百微米的透明面板。
[0087]根據本發(fā)明的一些實施例，所投射自動聚焦圖案的鏡面反射由照相機405捕捉以進行自動聚焦，且照相機405既用于對平坦表面進行成像又用于進行自動聚焦。在一些實例性實施例中，光學器件425及圖像傳感器430中的一個或多個是用于對平坦表面進行成像及/或檢驗的成像系統(tǒng)的組件。另一選擇為，照相機405是專用于自動聚焦的照相機且與用于對平坦表面進行成像及/或檢驗的照相機分離。
[0088]視需要，光學器件425是顯微鏡光學器件。視需要，所產生的空間隨機自動聚焦圖案是投射在照相機405的整個F0V上。另一選擇為，所產生的空間隨機自動聚焦圖案是投射在所述F0V的選定部分上。
[0089]在一些實例性實施例中，自動聚焦系統(tǒng)490及/或照相機405在捕捉平坦表面的完整圖像與捕捉空間隨機自動聚焦圖案的自動聚焦圖像(例如自動聚焦圖像)之間交替。視需要，使用較小圖像來捕捉空間隨機自動聚焦圖案(例如，通過選擇使用比全幀小的關注區(qū)域，例如，2000行中的100行)，以減少捕捉并處理空間隨機自動聚焦圖案的圖像所花費的時間。根據本發(fā)明的一些實施例，在掃描程序期間，照相機405周期性地在一個或多個完整圖像之后捕捉自動聚焦圖像并基于對所述自動聚焦圖像的分析而調整其工作距離。另一選擇為，照相機405在掃描期間捕捉平坦表面與空間隨機自動聚焦圖案反射的組合的圖像。視需要，在此類情況中，空間隨機自動聚焦圖案是投射在F0V的選定部分上。視需要，空間隨機自動聚焦圖案是投射在F0V的與在掃描程序期間進行的其他捕捉重疊的一部分上，使得所述部分以空間隨機自動聚焦圖案成像一次