CN102341692B

CN102341692B - 多型态成像

Info

Publication number: CN102341692B
Application number: CN201080010615.2A
Authority: CN
Inventors: T·玛格利特; N·阿布达尔哈姆; R·欧龙; A·诺伊
Original assignee: Orbotech Ltd
Current assignee: Orbotech Ltd
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2030-03-23
Also published as: TW201105957A; US8144973B2; IL214416A; JP6013181B2; JP2012521559A; TWI484163B; CN102341692A; KR101691242B1; IL214416A0; WO2010109455A1; JP2016006422A; US20100245813A1; JP6259422B2; KR20120058443A

Abstract

本发明提供一种以多个不同照射组态扫描一表面的方法，包括下列步骤：于单一扫描期间依序撷取多个影像，各影像包含至少一行画素(pixel)；根据用以撷取各影像的照射组态的预定序列以及成像单元的预定相对位移，依序改变用以撷取影像的照射组态；以及重复照射组态的预定序列以及相关的影像撷取位置，至表面的预定区域被扫描为止；其中该预定相对位移系介于10个画素与小于1个画素之间。

Description

多型态成像

【技术领域】

本发明系关于一种用于检测电子电路的自动光学检测(AutomatedOpticalInspection；AOI)系统，更具体而言，系关于在自动光学检测系统中撷取印刷电路板(PrintedCircuitBoard；PCB)的影像。

【背景技术】

自动光学检测(AutomatedOpticalInspection；AOI)系统通常用于检测电子电路，包括印刷电路板(PrintedCircuitBoard；PCB)、平板显示器(flatpaneldisplay)、芯片载体(chipcarrier)、集成电路(integratedcircuit；IC)等。某些现有的自动光学检测系统系基于一单一照射组态(illuminationconfiguration)运作，而该单一照射组态通常被用于检测特定类型的缺陷。其它现有的自动光学检测系统则使用多个照射组态运作，以便能够检测更广范围的缺陷。

市售的自动光学检测系统包括使用彩色影像的Inspire^TM9060、用于检测裸印刷电路板(barePCB)的Discovery^TM及V-300^TM系统、用于检测已植入组件的印刷电路板(populatedPCB)的Trion^TM系统、用于检测平面显示面板的FPI-6090^TM及FPI-7590^TM系统、以及用于检测芯片载体的ICP8060^TM系统。所有上述系统皆可自位于以色列Yavne的Orbotech有限公司购得。

名称为「以交替的组态进行光学检测(Opticalinspectionwithalternatingconfigurations)」的美国专利第7,397,552号描述一种用于检测一晶圆(wafer)的成像系统，该成像系统包含一照射模块及一机械扫描仪，该照射模块用以提供脉冲式光学辐射，该机械扫描仪则用以扫描该照射模块所照射的表面之一区域，并通过该脉冲式照射的各别依序的脉冲而于该表面上照射多个接连且实质重叠的画面，各该接连的画面间重叠至少50％，该美国专利的揭露内容以引用方式倂入本文中。该成像系统包括一系统控制器，该系统控制器用以于一第一组态与相异之一第二组态之间，交替地改变成像系统之一组态，其中该影像序列至少包含以该第一光学组态撷取之一第一组影像以及以该第二光学组态撷取之一第二组影像。该成像系统包含一影像处理器，用以共同处理第一影像与第二影像，以通过分析利用各该第一光学组态及第二光学组态成像的该表面上的特征来检测样本中的缺陷。

让与Orbotech有限公司且名称为「照射及影像撷取系统(IlluminationandImageAcquisitionSystem)」的美国专利第6,781,687号描述一种检测系统，该检测系统以闪光照射一电子电路之一表面，该美国专利的揭露内容以引用方式倂入本文中。闪光系来自在时间上相间的至少二不同光谱的光源。每一闪光皆入射于该表面上的同一位置且大约具有相同的入射角。一摄影机(camera)根据每一次闪光形成一单独的光学影像。将以不同闪光形成的影像相组合而形成一全景影像(fullviewimage)。然后，对该全景影像实施分析，以确定电子电路中的缺陷。

名称为「用于多重影像分析的系统及方法(SystemandMethodforMultipleImageAnalysis)」的美国专利申请公开案第US2002/0186878号描述一种用于分析多个影像以确定一测试组件的缺陷的系统，该美国专利申请公开案的揭露内容以引用方式倂入本文中。该系统包括第一光源及第二光源以及一摄影机，该第一光源及第二光源分别自一不同角度发出一不同颜色的光，该摄影机带有一处理器，以产生至少二影像。使用所述影像建立物体之一三维影像，然后加以分析以判断测试组件之一尺寸是否可接受。

由位于以色列Yavne的Orbotech有限公司市售的Amethyst^TM系统系以不同的照射依序撷取一区域的多个影像，如http://www.orbotech.com/D2_ProductsGroup.asp？MenuID＝566(2008年11月16日)中所述。

【发明内容】

本发明的某些实施例之一态样，提供一种于一单一扫描中，以多个照射组态(illuminationconfiguration)扫描欲被光学检测之一表面并以该表面的不同区域的多个影像对该表面进行光学检测的系统及方法。

本发明的某些实施例之一态样，提供一种以多个不同照射组态扫描一表面的方法，该方法包含下列步骤：于一单一扫描期间依序撷取多个影像，各该影像包含至少一行画素(pixel)；根据用以撷取各该影像的所述照射组态之一预定序列以及一成像单元的预定相对位移，依序改变用以撷取所述影像之一照射组态；以及重复所述照射组态的该预定序列以及相关的影像撷取位置，至该表面之一预定区域被扫描为止，其中该预定相对位移系介于10个画素与小于1个画素之间。

视需要，于一序列内撷取的多个影像系部分重叠。

视需要，各该影像系覆盖小于等于100行画素。

视需要，各该影像系覆盖1行画素。

视需要，该预定相对位移具有小于1个画素之一位移误差。

视需要，该方法更包含下列步骤：使用至少二不同照射组态于一单一扫描中撷取至少二组影像，并从各组影像建立区域影像以获得至少二区域影像。

视需要，该至少二区域影像覆盖该表面之一实质相同部分，该实质相同部分系实质上大于于一单一影像中覆盖该表面之一部分。

视需要，实质上大于系指至少大100倍。

视需要，实质上大于系指至少大1000倍。

视需要，该至少二区域影像系以小于1个画素之一校准误差自动对准。

视需要，该方法更包含下列步骤：检测所述区域影像，其中该检测步骤包括在无对准所述区域影像的条件下比较所述区域影像。

视需要，该方法更包含下列步骤：根据该预定相对位移，调整所述区域影像间的空间校准。

视需要，该方法更包含下列步骤：计算该至少二区域影像其中之一与一主影像间之一准位，并利用所计算的该准位使得该至少二区域影像其中的另一区域影像与该主影像对准。

视需要，所述影像系使用至少一摄影机撷取，该至少一摄影机系选自一群组，该群组包含：一线性摄影机(linecamera)以及一多线性摄影机(multi-linecamera)。

视需要，该照射组态于影像撷取期间被开启关闭或闪烁。

视需要，该预定序列的所述照射组态于至少一参数不同，该至少一参数系选自一群组，该群组包含：波长、强度、角度、角分布(angulardistribution)、极化(polarization)以及荧光性(fluorescence)。

视需要，该照射组态于一频率改变其设置，该频率系大于一扫描单元扫描该表面时之一机械频率。

本发明的某些实施例之一态样，提供一种能够以多个不同照射组态扫描一表面的自动光学检测系统，包含：一成像单元，包含至少一摄影机及至少一照射单元，其中该至少一照射单元系用以于各该不同照射组态提供照射，该至少一摄影机系用以于一次扫描中撷取一序列影像，该序列影像的各影像包含至少一行画素；一扫描单元，用以依大小为小于等于1个画素之一分辨率提供该表面与该成像单元间的平移；以及一控制器，用以根据一预定序列来启动各该不同照射组态，且于扫描期间重复该预定序列，以及用以启动该摄影机以于每一次照射启动期间撷取一影像。

视需要，于该预定序列内撷取的多个影像系部分重叠。

视需要，该扫描单元系用以于撷取该序列影像的各该影像之间提供大小为小于等于1个画素的转移。

视需要，该扫描单元于各该影像撷取之间提供一转移位移，该转移位移对应于一个影像所撷取的画素行的数目除以该序列中不同照射组态的数目。

视需要，各该影像系覆盖小于等于100行画素。

视需要，各该影像系覆盖1行画素。

视需要，撷取各该影像间的该转移位移之一误差系小于1个画素。

视需要，该至少一摄影机系选自一群组，该群组包含：一线性摄影机以及一多线性摄影机。

视需要，该成像单元包含多个影像传感器，所述影像传感器系以对准并排的方式覆盖一面板之一宽度。

视需要，该系统包含一分析器，用以根据于一单一扫描中所撷取的至少二组影像建立至少二区域影像，每一组区域影像系以一不同的照射组态撷取。

视需要，该至少二区域影像覆盖该表面之一实质相同部分，该实质相同部分系实质上大于一单一影像中覆盖该表面之一部分。

视需要，实质上大于系指至少大100倍。

视需要，实质上大于系指至少大1000倍。

视需要，该至少二区域影像间之一空间校准误差系小于1个画素。

视需要，该分析器系用以在无对准所述区域影像的条件下比较所述区域影像。

视需要，该分析器系用以根据以该不同照射组态撷取的影像间之一预定转移位移，来调整所述区域影像间之一空间校准。

视需要，该分析器系用以计算所述区域影像其中之一与一主影像间之一准位，并利用所计算的该准位而使该至少二区域影像其中的另一区域影像与该主影像对准。

视需要，该照射组态的设置系至少以一1千赫兹的频率改变。

视需要，该照射组态的设置以一频率改变，该频率系大于该自动光学检测系统之一机械频率。

视需要，该至少一照射单元包含至少一发光二极管(lightemittingdiode；LED)，该发光二极管系用以照射欲成像的该表面之一部分。

视需要，该至少一照射单元具有闪光能力。

视需要，所述照射组态于至少一参数方面不同，该至少一参数系选自一群组，该群组包含：波长、强度、角度、角分布、极化、及荧光性。

视需要，该系统包含一分析器，用以根据对以不同的所述照射组态撷取的影像的分析，识别该表面中之一缺陷。

视需要，该分析器系用以根据对以不同的所述照射组态撷取的至少二影像的输出间之一比较，区分该表面的不同材料。

视需要，该分析器系用以根据对以亮场照射(brightfieldillumination)撷取的至少一影像与以暗场照射(darkfieldillumination)撷取的至少一影像的输出间之一比较，区分一镜反射表面(specularsurface)与一漫反射表面(diffusesurface)。

视需要，该分析器系用以区分该检测表面上包含裸铜的多个区域与该检测表面上包含镀金铜的多个区域。

视需要，该分析器系用以区分该检测表面上包含一硬质电路板之一区域与该检测表面上包含一挠性电路板之一区域。

视需要，该分析器系用以根据对利用不同照射波长所撷取的至少二影像的输出间之一比较，识别或特征化该缺陷之一材料。

视需要，以不同波长撷取的至少二影像包含以一红色频谱照射所撷取的至少一影像以及以一蓝色频谱照射所撷取的至少一影像。

视需要，该至少二影像其中之一系以荧光照射进行撷取。

视需要，该分析器系用以识别由灰尘构成之一识别缺陷。

视需要，该分析器系用以根据自不同角度投射的照射所撷取的至少二影像的输出间之一比较，来区分一三维缺陷及褪色或氧化其中之一。

视需要，所述照射组态包含具有不同强度等级的照射。

视需要，该分析器系用以自以不同照射组态撷取的所述影像建立一混合影像，并根据对该混合影像的分析而识别该缺陷。

视需要，该混合影像系根据以不同强度等级撷取的至少二影像建立而成。

视需要，该混合影像之一动态范围系大于以不同强度等级撷取的各该影像之一动态范围。

视需要，该混合影像之一动态范围系大于用以建立该混合影像的各该影像之一动态范围。

除另有规定外，本文所用的所有技术术语及/或科学术语皆具有本发明所属领域的通常知识者所通常理解的相同含义。尽管与本文所述者相似或等价的方法及材料亦可用于实践或测试本发明的实施例，然而下文将阐述实例性方法及/或材料。倘若存在冲突，应以本专利说明书(包括定义)为准。另外，所述材料、方法及实例仅供用于举例说明，而非用以限制本发明。

【附图说明】

本文参照附图仅以举例方式描述本发明的某些实施例，现在将具体地详细参照附图。应着重指出的是，所示细节只是实例，用于举例说明本发明实施例的目的。如此一来，结合附图所作的说明将可使得本发明实施例的实施方式对于熟习此项技术者而言将一目了然。附图中：

图1显示根据本发明的某些实施例，在摄影机与物体之间相对运动期间，使用一序列四种不同照射组态以一多线性摄影机进行成像的物体的区域的简化示意图；

图2A-2B显示根据本发明的某些实施例，由一线性摄影机利用三种不同照射组态之一序列撷取的线性影像的简化示意图，其中各该影像偏移1个画素宽度之一分数；

图3显示根据本发明的某些实施例，在五次连续撷取事件期间，一面板相对于一摄影机之一曝光区域移动的简化示意图；

图4显示根据本发明的某些实施例，一种在扫描期间以多个照射组态撷取一电子电路(例如一PCB板)的影像的实例性方法的简化流程图；

图5显示根据本发明的某些实施例，一种用于检测PCB板的自动光学检测系统的简化示意图；

图6A-6D显示根据本发明的某些实施例，以完全覆盖照射、亮场照射、及暗场照射所撷取之一电子电路的影像中以及在根据以不同照射场撷取的影像所建立之一混合影像中所检测的潜在缺陷的简化示意图；

图7A-7B显示根据本发明的某些实施例，在以二不同波长撷取之一电子电路的影像中所检测的缺陷的示意图；

图8A显示根据本发明的某些实施例，可检测之一三维缺陷之一剖面的简化示意图；

图8B-8D显示根据本发明的某些实施例，以三种不同照射组态撷取的图8A所示三维缺陷的影像的简化示意图；

图9A-9C分别显示根据本发明的某些实施例，以一第一强度等级撷取的影像的简化示意图、以高于该第一强度等级之一第二强度等级撷取的影像的简化示意图、以及根据该第一强度等级及该第二强度等级撷取的影像而建立之一混合影像的示意图；以及

图10显示根据本发明的某些实施例，一种用于特征化一潜在缺陷的实例性方法的简化流程图。

【具体实施方式】

本发明的某些实施例之一态样提供一种影像撷取系统，用于在一单一扫描中以一预定次序及/或序列，使用不同照射组态撷取欲检测物体之一给定宽度之一序列影像，该预定次序及/或序列通常在该物体与一成像单元(例如摄影机)间的相对运动期间循环地重复。根据某些实例性实施例，该照射序列系依相对运动进行协调(例如物体与摄影机间的转移)。根据某些实例性实施例，每一照射系以一频率进行启动(例如开启关闭或闪烁)，该频率对应于物体相对于摄影机的规定位移。通常，该位移系介于约10个画素与小于1个画素的宽度之间。在某些实施例中，该位移系为1个画素或1个画素的宽度之一分数(fraction)，俾使以不同照射组态撷取的影像之间存在重叠。在某些实例性实施例中，该位移则高达50个画素。

根据本发明的某些实施例，在整个扫描程序中系重复照射组态的预定次序。在某些实例性实施例中，该预定次序包括多个不同的照射序列。在某些实例性实施例中，该序列被选择成与所检测图案(例如多个密集的导体及散热器)的性质相匹配，并根据图案在规定区域中的性质而改变。通常，成像单元包括至少一成像器及/或影像传感器(例如电荷耦合器件ChargeCoupledDevice，CCD、互补金属氧化物半导体ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS，或另一种适宜的传感器)以及至少一照射源(例如用于每一摄影机的至少一照射源)。成像单元可包括线性摄影机、多线性摄影机或区域摄影机。本文所述的线性摄影机系撷取一行画素，多线性摄影机则撷取多个(通常为2-100)行画素。区域摄影机每次撷取多于100行画素。通常，相较于沿着一多线性摄影机及/或一线性摄影机的长度与宽度的画素数目的比率，沿着一区域摄影机的长度与宽度的画素数目的比率更接近于1。在本发明的某些实施例中，线的长度系大至足以撷取被成像的整个物体的影像。在其它实施例中，则利用可能存在重叠的并排对准的扫描来撷取整个物体的影像。

根据本发明的实施例，以每一照射组态进行的照射皆依序朝物体开启关闭或闪烁，以在物体与摄影机间的相对运动期间以规定间隔进行成像。在某些实例性实施例中，循环地重复该照射序列，至完成影像撷取系统之一扫描为止。不同的照射组态可例如在强度、角分布、荧光、极化或颜色(例如波长)等方面不同。

在本发明的某些实施例中，相对运动系为连续的。在其它实施例中，运动则为分段式的，且成像发生于各分段运动之间。

对于每次撷取一行画素的摄影机，该位移可对应于1个画素之一分数。在某些实例性实施例中，若使用N种照射组态，则位移对应于1个画素宽度的1/N。举例而言，当使用二照射组态时，该位移可对应于1个画素之一半宽度；当使用三种照射组态时，该位移可对应于1个画素之三分之一宽度；或者当使用四种照射组态时，该位移可对应于1个画素之四分之一宽度。在某些实例性实施例中，若使用N种照射组态，则该位移对应于摄影机所撷取的1行画素或多个行画素的1/N宽度，需注意者，上述位移可不为确切的分数，而是亦可实作更小或更大的位移以分别获得超级取样(super-sampling)或次取样(sub-sampling)。根据本发明的某些实施例，该检测系统具有一平移精度，该平移精度对应于1个画素之一分数，例如1个画素宽度的1-20％，此对应于约±0.1-5微米之一精度。

在本发明的某些实例性实施例中，照射组态序列的位移未必均匀一致，并对不同的照射组态界定或大或小的位移。举例而言，对于包含二照射组态之一序列，使第一照射组态开启或闪烁后之一位移可对应于1个画素的0.4倍宽度，而使第二照射组态开启或闪烁后之一位移可对应于1个画素的0.6倍宽度，进而共存在1个画素的位移，然后该序列结束。

在本发明的某些实施例中，位移小于或大于1个画素的1/N。当小于1/N时，在相同照射组态的影像间系存在重叠。

根据本发明的某些实施例，照射包括闪光能力(strobeability)，俾使不同的照射组态可在扫描期间以一高频率(例如1-1000千赫兹)闪烁。在某些实例性实施例中，本发明包括对连续照射进行高频切换(开启及关闭)。在某些实例性实施例中，使用发光二极管(LightEmittingDiode；LED)照射。实例性LED可包括可自Luxeon购得的K2LED以及可自RoithnerLasertechnik购得的高功率LED。在某些实例性实施例中，使用例如在让与Orbotech有限公司且名称为「线性聚光器(LinearLightConcentrator)」的美国专利申请公开案第2008-0089052中所述的照射单元来提供至少一种照射组态，该美国专利的揭露内容以引用方式倂入本文中。通常，每次闪光撷取一个影像，并提供一系列闪光，以针对被扫描物体的每一区域，以各该不同照射组态撷取一系列影像。

本发明的某些实施例之一态样提供一种建立多个区域影像的方法，所述区域影像所包括之一区域实质大于一摄影机的单一曝光的区域，每一区域影像皆得自以一序列照射组态其中之一单一照射组态所进行的多次曝光，于一单一扫描期间在物体与一摄影机相对运动过程中，系循环地重复该照射组态序列。通常，区域影像的大小系为预定的，且对于该序列中的所有照射组态皆相同，进而在一预定数目的循环后，针对各该照射组态建立一区域影像。根据本发明的某些实施例，在预定数目的循环内建立的不同区域影像(每一区域影像皆系以该序列其中之一不同照射组态撷取)间的位移或平移较小及/或可忽略不计，例如大小约为1至10个画素或小于1个画素，因而具有不同照射组态的依序的不同区域影像得以多个不同照射组态撷取实质同一区域的影像。在某些实例性实施例中，每一区域影像覆盖在一单一扫描中所检测之一区域之一部分。在某些实例性实施例中，每一区域影像系为在一单一扫描中所成像的区域之一影像。在某些实例性实施例中，对于在多个次扫描中所扫描的物体，区域影像系为整个所检测物体(例如在多个次扫描中所扫描的物体)之一影像。

根据本发明的实施例，对于由在一单一扫描期间所撷取的M个影像所建立之一区域影像，在具有N种照射组态时，照射组态系切换至少N*M次。在某些实例性实施例中，使用多个影像(对于线性摄影机而言，多达约300,000个)来建立在一单一扫描中所检测的物体之一单一区域影像。在某些实例性实施例中，以约2至4种不同照射组态扫描物体，因而对于线性摄影机，照射组态被切换约1,000,000次。根据本发明的某些实施例，在画素尺寸约为20微米时，若切换频率为20-40千赫兹及/或假定扫描速度为200毫米/秒，则照射组态系每5-10微米切换一次。通常，对于线性摄影机，在同一照射组态的闪烁之间所覆盖的距离对应于1个画素的宽度(或较少)，例如1行的宽度(或较少)。

本发明的发明者已发现，以不同照射组态撷取的各区域影像间的校准(例如精确的子画素校准(sub-pixelalignment))使得可在以不同照射组态撷取的区域影像之间进行比较，而无需计算以不同照射组态撷取的区域影像间的对准(例如，通过影像分析来计算对准)。

根据本发明的某些实施例，照射组态的切换频率系高于(例如显著高于)系统的机械频率(例如系统的振动频率)。在某些实例性实施例中，系统的机械频率高达100赫兹(例如0-100赫兹)，而例如对于线性摄影机，照射组态间的切换频率可高达20-40千赫兹。根据某些实例性实施例，以不同照射组态撷取的影像之间具有小的空间位移，或者换言之，与系统的机械振动频率相比具有极高的空间频率。根据本发明的某些实施例，由系统的机械振动在所述小的空间位移内及所述高的空间频率中引起的误差微乎其微，因而可忽略不计。视需要，假定由系统的机械振动在所述小空间位移内引起的误差处于线性范围内，则达成对准仅需进行线性变换。

通常，在撷取多个影像的现有扫描系统中，需要基于影像分析在彼等影像之间达成对准，以顾及系统的机械不准确度。对准可包括影像间的各种变换(例如位移、旋转及剪切)，以补偿非所欲的运动。通常，误差(因运动的不准确度而引起的误差)系为系统振动频率、机械系统的刚性、以及影像撷取中所涉及的运动距离之一函数。

根据本发明的某些实施例，以不同照射组态撷取的影像间的对准系根据影像间已知及/或预先程序化的位移(例如子画素位移)来执行，且不需要执行影像分析来计算对准。

通常，以不同照射组态撷取的区域影像间的累积位移误差的大小系为约1个画素或以下。根据本发明的某些实施例，系依据设计规则检测来提供检测，其中通过根据一组规则或另一种方法(例如晶粒比对(dietodie)、模板匹配(templatematching)或自相关(autocorrelation))分析一所建立的区域影像来达成检测。根据本发明的某些实施例，比较自不同照射组态建立的实质同一区域的各区域影像以进行检测，而无需在以不同照射组态建立的影像之间执行对准。根据本发明的某些实施例，比较自不同照射组态建立的实质同一区域的各区域影像以进行检测，而无需使影像与一主影像对准。根据本发明的某些实施例，无需使各区域影像相互对准及/或与一主影像(例如一参考影像)对准便可执行检测。

根据本发明的某些实施例，计算以一序列其中之一照射组态所撷取之一区域影像与一参考影像间的对准。通常，该参考影像系为一主影像及/或模板影像，其包括所要检测之一完整区域。根据本发明的某些实施例，参考影像系为储存于系统内存中之一影像，例如一CAD图纸、一CAM图纸或一模板影像。在某些实施例中，系统的内存可包括系统可存取的外部内存，例如随身碟(disk-on-key)、网络驱动碟(networkdiskdrive)。

根据本发明的某些实施例，所计算的对准系重复用于以其它照射组态撷取的对应区域影像的对准。根据本发明的某些实施例，针对其中之一照射组态所计算的对准当用于各该其它照射组态时，系根据以该序列中不同照射组态撷取的连续影像间的已知位移及/或平移来进行调整。在本发明的某些实施例中，位移足够小，使得在分析影像的异常时可忽略以不同照射组态撷取的影像间的位置差别。本发明的发明者已发现，由于位移小且精确(例如子画素位移误差)及/或由于各该所撷取影像间的平移，不需要针对不同的照射组态重复进行对准计算(例如在进行调整或不进行调整情况下)，且不需要进行不同区域影像间的对准。

根据本发明的某些实施例，不同照射间的高频切换(例如1-50千赫兹)及/或摄影机与表面间的小空间位移(例如小于100微米)使得位移误差较小及/或可忽略不计。

本发明的发明者已发现，尽管可通过以一第一照射组态在一第一扫描期间撷取一完整扫描影像、然后以不同照射组态在后续扫描期间重复扫描该物体，可建立多个区域影像(例如分别以一不同照射组态撷取的各全景影像)，然而此一过程的效率低于本文所述的系统及方法。举例而言，多次扫描一物体所需的时间通常长于在一单一扫描期间以不同照射组态撷取多个影像所需的时间。另外，执行多次扫描以获得分别以不同照射组态撷取的多个区域影像将需要对在一扫描中获得的每一全景影像及/或区域影像重复进行对准。与本发明实施例所提出的对以一种照射组态撷取的影像执行一次对准并对以其它照射组态撷取的影像重复该对准相比，重复对准通常需要更多的处理时间及功率。

此外，通常不容许对准的照射组态亦可用于本文所述的系统及方法。举例而言，可对有利于对准的其中之一照射组态执行对准，并可将该对准复制用于不利于对准的照射组态。举例而言，发光应用的对准在使用一强的亮场照射时可相对容易进行，但在使用一高暗场照射及低亮场照射时却较为困难。尽管使用全色影像的系统不需要针对不同颜色进行对准，然而相较于基于单色的系统，彩色影像的使用通常会增加系统的成本及复杂度。此外，光学效能亦可因使用彩色影像而降低。

需注意者，可选择该序列中的任意照射组态来计算一区域影像与参考影像间的对准，进而可选择最适合于一特定区域中的对齐计算的照射组态。在某些实例性实施例中，可将一或多个区域影像相组合以获得一包含多个照射组态的区域影像，例如一完整的彩色影像。

根据本发明的某些实施例，本文所述的AOI系统及方法用于通过提高材料识别、缺陷检测及/或缺陷分类的明确性及精确性而增强检测效能。在某些实例性实施例中，比较以多个照射组态撷取之一表面(或该表面之一部分)的影像并使用自不同影像合倂的信息来增强检测效能。根据本发明的某些实施例，本文所述的AOI系统及方法用于区分施加于一表面上的不同材料类型及/或用于识别不同材料类型间的边界。

在某些实例性实施例中，根据不同类型材料的镜反射及/或漫反射特征来识别或区分所述材料类型，镜反射及/或漫反射特征系通过在影像撷取期间交替地投射亮场照射及暗场照射后所得的响应来确定。通常，被发现处于其预期边界外及/或处于非所属位置的材料被识别为缺陷并加以报告。在某些实例性实施例中，通过交替地以亮场照射及暗场照射进行成像来区分一电路中的镀金铜物体及裸铜物体及/或区分一电子电路的刚性部分及挠性部分。

根据本发明的某些实施例，根据一所检测表面上不同材料类型的散光特性来识别或区分所述材料类型，散光特性系通过在影像撷取期间交替地投射不同波长的光后所得的响应而确定。已知某些材料的散光特性取决于入射波长，并可通过比较当以不同波长照射时所撷取的光的强度来识别一材料(或与其它材料相区分)。本发明的发明者已发现，与频谱中的长波长部分照射相比，灰尘(或其它通常被误认为缺陷的小粒子)会更强地反应于频谱中短波长部分的照射。在某些实例性实施例中，利用根据材料散射特性区分各种材料来降低误报缺陷检测(falsepositivedefectdetection)的数目。

通常，在以一单一影像检测电子电路的自动光学检测系统中，三维缺陷及铜的褪色或氧化皆表现为灰阶(gray-level)降低或缺陷区域的反射率降低。然而，褪色或氧化并非总是被视为一种紧要缺陷，而铜的缺失或减少却通常被视为一种紧要缺陷。根据本发明的某些实施例，通过比较以不同照射角度撷取的影像，将因铜材料缺失或减少而造成之三维缺陷与铜的褪色或氧化区分开。视需要，来自以不同角度撷取的影像的输出提供可用于识别一三维缺陷的形貌信息。区分紧要缺陷与非紧要缺陷可减少误报检测并节约自动光学检测系统操作员的时间。

根据本发明的某些实施例，应用包括高照射强度等级及低照射强度等级的照射在内的多种照射组态，以增大所撷取影像中可检测强度等级的动态范围。在某些实例性实施例中，小或细微的缺陷系以高的强度等级照射进行识别，而大的缺陷则以低的强度等级进行检测以避免饱和。

需注意者，由于例如物体的反射特性、物体的光散射特性及/或物体的形貌性质，以不同照射组态成像的物体可具有不同的外观。物体的不同外观使得以不同照射组态撷取的影像间的对准非常复杂、容易出现误差及/或在对准系基于影像内容时无法达成对准。如上文所解释，本发明通过以足够小的影像间的空间不一致性以及足够高的频率撷取影像而避免了根据影像内容计算对准的难度，因而对准系基于所撷取影像间的已知(预定或预先程序化)的位移。通常，位移系为子画素位移。

现在参阅图1，其显示根据本发明的某些实施例，在摄影机与面板之间的相对运动期间，使用一序列四种不同照射组态以一多线性摄影机进行成像的面板的区域的简化示意图。根据本发明的某些实施例，在t₀时刻，摄影机使用一种照射组态撷取面板之一曝光区域100之一影像(例如一影像画面)。通常，区域100包含多个行画素，例如1-50行。在t₀时刻与下一时刻t₁之间，摄影机相对于面板移动一距离，该距离等于曝光区域100的长度之一分数，例如曝光区域100之一长度140之四分之一，并在t₁时刻撷取一第二曝光区域110之一第二影像。根据本发明的某些实施例，使用一第二照射组态(例如不同于第一照射组态)对第二曝光区域110进行成像。曝光区域100与110部分重叠，例如其间在扫描方向150上具有长度为142之一位移(例如位移等于曝光区域100的长度之四分之一)。

在t₁时刻与下一时刻t₂之间，摄影机相对于面板移动一距离，该距离等于曝光区域100的长度之一分数(例如，曝光区域100之一长度140之四分之一)，并在t₂时刻对一第三曝光区域120进行成像。根据本发明的某些实施例，曝光区域120系使用例如不同于第一照射组态及第二照射组态之一第三照射组态撷取。曝光区域100与120部分地重叠达其间之一长度位移144，例如，重叠量等于曝光区域100的长度之一半。

在t₂时刻与下一时刻t₃之间，摄影机相对于面板移动一距离，该距离等于曝光区域100的长度之一分数(例如，曝光区域100之一长度140之四分之一)，并在t₃时刻对一第四曝光区域130进行成像。根据本发明的某些实施例，曝光区域130系使用例如不同于第一照射组态、第二照射组态及第三照射组态之一第四照射组态撷取。曝光区域100与130部分地重叠达其间之一长度位移146，在本实例中，重叠量等于曝光区域100的长度之四分之三。在t₃时刻与下一时刻t₄之间，摄影机相对于面板移动一距离，该距离等于曝光区域100的长度之一分数(例如，长度140之四分之一)，并在t₄时刻撷取一第五影像101。通常，所撷取的各该影像的曝光区域相同。在某些实例性实施例中，曝光区域对于某些照射组态而言可有所不同，且在以同一照射组态撷取的各连续影像之间可存在重叠。

在某些实例性实施例中，在每一影像中撷取至少二行画素，且以不同照射组态进行的影像撷取间的位移系为在每一影像中撷取的行数之一分数。举例而言，若在每一影像中撷取二行画素且依序使用四种不同照射组态，则影像撷取间的位移可系为1/2画素宽度。在另一实例中，若在每一影像中撷取四行画素且依序使用四种不同照射组态，则影像撷取间的位移可系为1个画素宽度。在某些实施例中，甚至当每次对一相对大的行数成像时，影像间的位移亦小于1个画素(或至多几个画素)。

根据本发明的某些实施例，重复该过程并使用第一照射组态撷取一新曝光区域101的下一影像。通常，重复该序列至面板的所期望区域被扫描为止。在某些实例性实施例中，曝光区域100与曝光区域101位移一长度140，俾使曝光区域101起始于曝光区域100结束的处。在某些实例性实施例中，曝光区域100与曝光区域101部分重叠，以获得超级取样。在某些实例性实施例中，在曝光区域100与曝光区域101之间存在一间隙，以获得次取样。通常，根据各影像画面间之一预定位移(例如区域100与101间的位移)，自以相同照射组态撷取的多个所撷取影像画面建立一区域影像。通常，建立该区域影像并不需要对准。在某些实例性实施例中，该预定位移可达成超级取样，并在以相同照射组态撷取的依序影像画面(例如区域100及101的影像)之间执行对准。在某些实例性实施例中，可使用根据一种照射组态计算的对准来使以其它照射组态依序撷取的影像对准。

根据本发明的某些实施例，在以相同照射组态撷取之一所建立区域影像(例如，包括曝光区域100及101之一序列影像)与一参考影像(即，所扫描面板的区域之一参考全景影像)之间执行对准。根据本发明的某些实施例，可使用根据其中之一照射组态计算的对准来使以其它照射组态获得的区域影像对准，因此无需针对每一照射组态来将区域影像与参考影像相比较。在本发明的某些实施例中，位移足够小，使得以不同照射撷取的影像间的位置差异可在分析影像的异常时忽略不计。

尽管上文阐述其中摄影机相对于面板移动(例如平移)的本发明实施例，然需注意者，在本发明的某些实施例中，面板相对于摄影机移动(例如平移)及/或摄影机与面板二者彼此相对移动。

尽管上文阐述本发明的实施例使用一序列四种不同照射组态，然需注意者，亦可使用一不同数目的照射组态，例如多于或少于四种照射组态。

根据本发明的某些实施例，不同的照射组态可在至少一个特性方面不同，例如在颜色(波长)、强度、角分布及极化方面不同。可用于对一物体成像的成对照射组态的实例可包括：紫外光(ultraviolet)照射与红光照射、高强度照射与低强度照射、蓝光照射与红光照射、紫外光照射与蓝光照射、紫外光照射与白光照射、红光照射与白光照射、小角度(亮场)照射与大角度或擦地入射(grazing)角度(暗场)照射。在某些实例性实施例中，对各该不同照射组态使用一单独的光源。在某些实例性实施例中，为二或更多种照射组态提供一个光源。在某些实例性实施例中，使用多个光源来提供一单一照射组态。

现在参阅图2A至图2B，其显示根据本发明的某些实施例，使用三种不同照射组态之一序列由一线性摄影机成像的行之二简化示意图，其中各该影像偏移1个画素宽度之一分数。图2A显示以三种不同照射组态撷取之一第一序列影像之一简化示意图，图2B显示以三种不同照射组态撷取之一第二序列影像之一简化示意图。根据本发明的某些实施例，在一t₀时槽，一线性摄影机以一第一照射组态撷取曝光画素210a-210h，所述曝光画素210a-210h形成由多个画素210(例如形成一行的多个画素)构成之一曝光区域。通常，曝光区域210跨越所扫描面板之一第一宽度250。在某些实例性实施例中，面板沿一扫描方向150相对于线性摄影机依序位移达1个画素宽度之一分数(例如，当使用一序列三种照射组态时为1个画素宽度之三分之一)。根据本发明的某些实施例，在t₁时槽，一线性摄影机使用一第二照射组态撷取包含一第二曝光区域220的多个画素(例如，形成于一行中的多个画素)。该影像区域包含行210之一部分及下一行211之一部分，其中下一行211跨越所扫描面板之一第二宽度251。通常，宽度250与宽度251的尺寸相同且实质对应于由一线性摄影机撷取之一行之一宽度。在某些实例性实施例中，每一宽度250及251皆窄于由一线性摄影机撷取之一行的宽度，以在以相同照射组态撷取的影像之间达成重叠。

面板沿扫描方向150相对于线性摄影机依序位移1个画素宽度之一分数(例如1个画素宽度之三分之一)，且在t₂时槽，一线性摄影机使用一第三照射组态撷取包含一第三曝光区域230的多个画素。该影像区域包含行210的较小部分及行211的较大部分(宽度250的较小部分及宽度251的较大部分)。

面板沿扫描方向150相对于线性摄影机依序位移1个画素宽度之一分数(例如1个画素宽度之三分之一)，俾撷取211中的整行画素。根据本发明的某些实施例，在t₃时槽，使用第一照射组态撷取曝光区域211(为清楚起见，同时显示于图2A与图2B中)。根据本发明的某些实施例，曝光区域211的撷取跨越第二宽度251并开始以三种照射组态撷取的第二序列影像。

根据本发明的某些实施例，在t₄时槽，一线性摄影机使用第二照射组态撷取包含一曝光区域221的多个画素。根据本发明的某些实施例，影像区域221除跨越宽度252之一部分外，亦跨越先前未被曝光区域220覆盖的宽度251之一部分。

面板沿扫描方向150相对于线性摄影机依序位移1个画素宽度之一分数(例如1个画素宽度之三分之一)，且在t₅时槽，一线性摄影机使用一第三照射组态撷取包含一曝光区域231的多个画素。该影像区域跨越宽度252的较大部分以及宽度251的较小部分。

面板沿扫描方向150相对于线性摄影机依序位移1个画素宽度之一分数(例如1个画素宽度之三分之一)，俾跨越整个宽度252撷取212中的整行画素。然后，开始一第三序列。通常，宽度252的尺寸相同于宽度250及251的尺寸。根据本发明的某些实施例，重复该序列，至覆盖在一次扫描中所欲检测的面板之一区域为止。

根据本发明的某些实施例，对于每一照射组态，将以一单一照射组态撷取的实质所有影像相组合而形成面板之一连续影像。尽管图2A显示由8个画素210a-210h构成一行画素，然需注意者，通常画素数目系为数千个(例如2K-16K个画素)。

通常，位移误差小于位移本身。根据本发明的某些实施例，当所撷取影像间的位移误差小于1个画素或较佳地显著小于1个画素时，以不同照射组态撷取的区域影像间的变换系基于照射组态间的预定位移。因此，根据本发明的某些实施例，无需通过分析各该区域影像的影像数据而分别计算对准。

现在参阅图3，其显示根据本发明的某些实施例，在五次连续撷取事件期间，一面板相对于一摄影机之一曝光区域移动之一简化示意图。根据本发明的某些实施例，通过在一静止的成像单元撷取面板300某些部分的影像时使面板沿一扫描方向370前进而扫描面板300。为清楚起见，图中显示面板300被划分成面板区域10、11及12，其中每一区域皆对应于一区域，例如由一个影像所撷取之一行或多个行。在某些实例性实施例中，面板300沿一横交扫描的方向(例如垂直于扫描方向)较宽，且使用多个影像撷取装置(例如一列摄影机)撷取一区域，该区域包含所欲扫描的面板的整个宽度。在某些实例性实施例中，在多个次扫描中扫描面板300的整个宽度。在某些实例性实施例中，在一单一扫描中以一单一摄影机扫描面板300的整个宽度。

根据本发明的实施例，在t₀时槽，以一第一照射组态照射面板300之一部分315并撷取一部分315的影像。在下一t₁时槽，面板300出现位移及/或偏移，因而照射一不同的部分325。根据本发明的某些实施例，应用一第二照射组态来照射部分325并撷取一第二影像。在某些实例性实施例中，部分325相对于部分315偏移一单一影像的长度350之一分数(例如，单一影像包含1-50行画素)。在某些实例性实施例中，该分数对应于在一序列(例如重复性序列)中所用不同照射组态的数目分之一。举例而言，若使用四种照射组态，则影像间的位移可设定为一影像的长度之四分之一，俾使影像覆盖面板区域10的3/4部分及面板区域11的1/4部分。在某些实例性实施例中，则使用一小于不同照射组态数目分之一的分数，俾使以相同照射组态撷取的影像间存在重叠。以相同照射组态撷取的影像间的重叠可确保在连续影像间的撷取区域中不存在间隙，且亦可容许计算以相同照射组态撷取的依序影像间的对准。

在下一t₂时槽，面板300沿扫描方向370位移，以对部分335成像。在某些实例性实施例中，对成像部分335使用一第三照射组态。举例而言，成像部分包含面板区域10的1/2及面板区域11的1/2。在下一t₃时槽，面板300再次沿扫描方向370位移，以对部分345成像，例如部分10的1/4及部分11的3/4。在某些实例性实施例中，对成像部分345使用一第四照射组态。根据本发明的某些实施例，在下一t₅时槽中，面板300相对于部分315(例如部分11)沿扫描方向370位移一整个影像，俾通过曝光于第一照射组态而对部分355成像。以此种方式重复该序列，至面板被完全扫描为止。根据本发明的实施例，面板300的每一部分皆以每一照射组态成像。藉此，可校对所撷取的影像，并可组合来自一单一照射组态的各影像而形成面板300在每一照射组态下之一完整影像。

需注意者，照射组态间的切换频率通常高于(例如显著高于)系统的机械频率(例如，系统的振动频率)。通常，系统的机械频率系为最高100赫兹(例如0-100赫兹)，而照射组态间的切换频率可高达20-40千赫兹(例如，对于线性摄影机)。换言的，根据本发明的某些实施例，在以不同照射组态撷取影像间发生的摄影机，其相对于面板的空间位移的数量级小于系统的容差(tolerance)。

现在参阅图4，其显示根据本发明的某些实施例，一种在扫描期间以多个照射组态撷取一电子电路(例如一PCB面板)的影像的实例性方法之一简化流程图。根据本发明的某些实施例，照射源被设定为该序列中的第一照射组态(方块410)。可使用一或多个照射源来提供该序列中的不同照射组态，例如对一单一照射组态使用多于一个照射源及/或对不同照射组态使用不同照射源。在某些实例性实施例中，一控制器控制不同照射组态间的切换，例如所需照射组态的设定。

根据本发明的某些实施例，启动(例如闪烁)当前的照射组态(方块415)，并撷取一影像行或一包含多个影像行的影像(方块420)。在某些实例性实施例中，撷取多于一个影像。举例而言，在一单一照射周期期间，可例如以多于一次闪烁来撷取单一区域的多于一个影像，及/或可撷取不同区域的影像，例如在横交扫描方向上的不同区域，以覆盖面板之一更宽广区域。通常，在照射周期中撷取该(所述)影像。

进行询问以确定是否需要更多的影像(方块440)。根据本发明的实施例，为继续进行扫描，面板向相对于成像单元所暴露的区域前进(方块442)。通常，相较于所检测的区域影像的尺寸，前进量(位移)较小(例如不显著)。根据本发明的某些实施例，位移小于1个画素。根据本发明的某些实施例，位移介于1-10个画素及/或介于1-50个画素之间。照射源被设定为一预定的下一设置(方块445)，并且以一预定时间周期，以新照射组态重复进行该过程(例如方块410-440所述的过程)，其中该预定时间周期对应于面板相对于曝光区域之一预定定位。根据本发明的某些实施例，在扫描程序结束(方块450)时，视需要将来自每一照射组态的所撷取影像拼合于一起而形成一区域影像或一全景影像(方块455)。根据本发明的某些实施例，各该区域影像包含100-50,000行画素或以上。在某些实例性实施例中，区域影像包含10-100行。可通过此项技术中已知的方法执行图像拼合以形成一区域影像或一全景影像。视需要，拼合可以画面撷取过程420之一部分来执行，例如以一管线流程(pipelineprocess，图未示出)执行。根据本发明的某些实施例，因相较于每一区域影像所包含的行数，所撷取的连续影像间的位移较小，故无需进行对准来使以不同照射组态撷取的区域影像对准。根据本发明的某些实施例，小的位移使得在无需对以序列中不同照射组态建立的区域影像之间进行影像分析的条件下便可达成对准，例如，小的位移使得近乎理想地对准。本文所述的「自动对准」系指无需进行计算以比较不同影像的影像数据便达成对准。视需要，可进行对准计算以使自不同照射组态撷取的区域影像对准(方块457)。根据本发明的某些实施例，针对自所述照射组态其中之一获得的影像来计算对准。在某些实例性实施例中，对准系在撷取影像时执行，视需要再询问是否对在对准计算的后所欲执行的对准使用该组态的后执行。视需要，可于一延迟时间后或离线地计算对准，例如在已撷取所有或部分影像的后。通常，对照射组态序列中的第一照射组态执行对准。然而，需注意者，可对自该序列中任一照射组态撷取的影像执行对准。通常，与影像撷取并列地执行影像处理。视需要，可在影像撷取结束时在一延迟时间的后或离线地执行处理。

根据本发明的某些实施例，使用此项技术中已知的方法对全景影像及/或区域影像执行分析，例如以检测所检测面板的缺陷(方块460)。通常，分析系自动执行。视需要，根据所执行的分析产生一缺陷报告(方块465)。视需要，报告包括显示全景影像及/或区域影像。视需要，画面撷取、拼合、对准及影像分析可同时执行或以管线(pipeline)模式执行。所执行的影像处理通常可包括在自动光学检测系统中所用的已知处理方法。

现在参阅图5，其显示根据本发明的某些实施例，一种用于检测PCB面板的自动光学检测系统的简化示意图。根据本发明的某些实施例，一自动光学检测系统500包括一扫描单元520、一成像单元530(例如包括一或多个成像器及照射源)、一分析器550(通常包括一或多个处理器及内存)、以及用于报告分析器550的输出(例如为一缺陷报告565的形式)的至少一输出装置560。通常，扫描单元520包括一控制器570，用于使面板的运动与照射周期及以成像单元530进行的影像撷取相协调。根据本发明的实施例，在运作期间，将一面板510插入扫描单元520中。扫描单元520使面板510沿例如扫描方向515相对于成像单元530前进。在面板前进时，使用不同照射组态撷取影像。出于举例说明目的，图纸显示以二种不同照射组态撷取的影像的示意图，例如以一第一照射组态撷取的影像542与以一第二照射组态撷取的影像544。尽管在图5中，相较于影像542，影像544所覆盖的区域中存在一轻微的位移，然而该位移非常小。可以看出，由于影像的分辨率及/或不同照射的不同特性，以不同照射组态撷取的影像542与544之间显现出差异。在某些实例性实施例中，成像单元530包括多个成像器(例如并排对齐的成像器)以及光源，用于在面板的整个宽度上实质同时地覆盖面板之一区域及/或行。视需要，在由所述成像器同时撷取的影像之间计算对准。根据本发明的某些实施例，成像单元530包括一单一成像器。根据本发明的实施例，由分析器550分析所撷取的影像，以获得一报告，例如一缺陷报告565。

实例性应用

根据本发明的某些实施例，本文所述的自动光学检测系统及方法用于区分施加于一表面上的不同材料类型以及识别不同材料类型间的边界。在某些实例性实施例中，根据不同类型材料的镜反射及/或漫反射特征来识别或区分所述材料，镜反射及/或漫反射特征系通过在影像撷取期间交替地投射亮场照射及暗场照射后所得的响应来确定。视需要，通过在影像撷取期间交替地投射全场照射、亮场照射及/或暗场照射后所得的响应来区分不同的材料类型。通常，被发现处于其预期边界外及/或处于非所属位置的材料被识别为缺陷并加以报告。

现在参阅图6A、图6B、图6C及图6D，其显示根据本发明的某些实施例，在以完全覆盖照射、亮场照射、及暗场照射所撷取之一电子电路的影像中以及在根据以不同照射场撷取的影像所建立之一混合影像中所检测的潜在缺陷的简化示意图。根据本发明的某些实施例，当检测以全覆盖照射(包括亮场照射与暗场照射二者)撷取的影像603时，无法区分及/或无法清楚地区分包含镜反射型物体(镀金的铜物体615)的区域与包含漫反射型物体(裸铜物体625)的区域。在某些实例性实施例中，尽管在以完全覆盖照射所撷取的影像603中可识别某些缺陷(例如，因缺少材料，如铜材料，而造成的缺陷651)，却无法识别与一种类型的材料误置于另一种类型的材料上相关联的其它缺陷。

根据本发明的某些实施例，使用以亮场照射撷取的影像(影像601)及/或以暗场照射撷取的影像(影像602)来帮助识别因一种类型的材料误取代或误置于另一种类型的材料上而造成的缺陷。通常，在以亮场照射撷取之一影像601中，包含镜反射型物体(镀金的铜物体615)的区域较漫反射型物体(裸铜物体625)更强地反射入射光，且镜反射型物体将较漫反射型物体显得更亮。在以暗场照射撷取之一影像602中，包含漫反射型物体(裸铜物体625)的区域较镜反射型物体(镀金的物体615)更强地反射入射光，且漫反射型物体将较镜反射物体显得更亮。视需要，漫反射型物体在以亮场照射撷取的影像601中将不可见，而镜反射物体在以暗场照射撷取的影像602中将不可见。

视需要，在影像601中，因一漫反射型材料延伸于为一镜反射型物体界定的区域上而造成的缺陷650表现为物体615中材料缺失之一区域，而因裸铜(一漫反射型物体)缺失或减少而造成的缺陷651则可能不可见。视需要，在影像602中，缺陷650仅表现为物体625之一延伸部，而缺陷651则被识别为物体625中的材料缺失。

根据本发明的某些实施例，可通过将影像601与602其中之一或二者与影像603相比较及/或通过合倂来自不同影像的信息而识别缺陷650。举例而言，当将影像601与影像603相比较时，缺陷650(其为物体615中的材料缺失)被识别为因过量漫反射型材料延伸入物体615中而造成的缺陷。视需要，当将影像602与影像603相比较时，各该影像中所示组件625之一长度将被决定并比较。在某些实例性实施例中，根据各该影像中物体625的长度差异来识别缺陷650。在某些实例性实施例中，将影像601与影像602相互比较，并根据影像601与影像602间的比较来识别每一缺陷650及651。

根据本发明的某些实施例，建立一混合影像610(例如一合成影像或复合影像)，混合影像610包含来自以亮场照射与暗场照射二者撷取的影像的信息，俾可清楚地辨别及区分物体615与625二者之一范围，并且可识别因一类型的材料延伸于指定用于另一类型的材料之一区域上而造成的任何缺陷。视需要，混合影像610系为根据影像601与602至少其中之一以及影像603所建立之一影像。视需要，混合影像系为根据影像601与影像602建立之一影像。

需注意者，因裸铜物体625在影像601中几乎无法与背景材料605区分，且镀金的铜物体615在影像602中几乎无法与背景材料605区分，因此若需要计算影像601与602的对准以形成混合影像610，此计算将非常困难。根据本发明的某些实施例，混合影像610系根据上文所述的自动对准而建立。

根据本发明的某些实施例，可根据一混合影像610识别及特征化一缺陷物体650。在某些实例性实施例中，根据对清楚显示不同材料间的边界的混合影像610的分析，确定缺陷物体650系因裸铜延伸于被指定为镀金物体的物体615上而引起。另外，在某些实例性实施例中，确定与镀金物体区域615的重叠程度并使用该程度来特征化该缺陷及其重要性或显著性。

在某些实例性实施例中，通过使用参照图6A-6D所述的方法交替地以亮场照射及暗场照射进行成像及/或交替地以亮场及暗场照射其中之一与完全覆盖照射进行成像，区分一电子电路的刚性部分及挠性部分。通常，一刚性-挠性电路板之一挠性表面中所用之一积层体(laminate)，会较电路之一刚性部分中所用者更具镜反射性。区分刚性部分与挠性部分可有助于识别缺陷并对其分类。举例而言，在电路之一刚性部分中、在电路之一挠性部分中及/或在刚性部分与挠性部分间的接口处，某些缺陷可能更为显著或紧要。识别此等区域可有助于判断在特定部分中所识别之一潜在缺陷系为一真实缺陷还是一误报缺陷。

根据本发明的某些实施例，根据不同类型材料的光散射特性来识别或区分所述材料，光散射特性系通过在影像撷取期间交替地投射不同波长的光后所得的响应加以确定。

现在参阅图7A及图7B，其显示根据本发明的某些实施例，在以二不同波长撷取之一电子电路的影像中所检测的缺陷的示意图。根据本发明的某些实施例，可以二种不同波长(或波段)撷取之一影像701与一影像702，检测至少一潜在缺陷(例如潜在缺陷705及710)。在某些实例性实施例中，影像701系以短波长照射(例如蓝光)撷取，而影像702系以长波长照射(例如红光)撷取。视需要，每一潜在缺陷705及710看上去皆不同(例如强度等级的不同)于包含铜材料之一识别区域720，且不同于电路板之一背景材料730。在某些实例性实施例中，仅根据分别以一特定波长或波段撷取的影像701或影像702无法检测潜在缺陷的起源。潜在缺陷705及710的可能起源可系为一薄铜层(例如薄于组件720中的层)，可能起因于氧化，及/或可能起因于异物微粒(例如灰尘)。视需要，若潜在缺陷系为一铜缺陷，则其系为一真实缺陷(例如短路)，而因灰尘或某些异物微粒造成的其它缺陷则被视为误报的缺陷。

根据本发明的某些实施例，潜在缺陷705及710被分类为真实缺陷或误报缺陷其中之一，及/或通过比较来自影像701与702的输出以识别潜在缺陷的材料。在某些实例性实施例中，若缺陷(例如缺陷705及/或缺陷710)在影像701(例如短波长)中相较于在影像702(例如长波长)中更亮，则该缺陷被识别为灰尘微粒且潜在缺陷被分类为一误报缺陷。在某些实例性实施例中，使用荧光撷取一额外影像或者将以白光撷取之一影像与以荧光撷取之一影像相比较。视需要，若一潜在缺陷在荧光中相较于在其它波长的光(或相较于白光)中显得更亮，则其被特征化为一种有机材料(例如灰尘)而非铜。

根据本发明的某些实施例，使因铜材料的缺失或减少造成之三维缺陷与铜的褪色或氧化区分开。现在参见图8A，其显示根据本发明的某些实施例，一三维缺陷之一剖面之一简化示意图。图8B、图8C及图8D显示根据本发明的某些实施例，以三种不同照射组态撷取的图8A所示三维缺陷的影像的简化示意图。根据本发明的某些实施例，在影像801中，在一所识别铜带800上检测出一潜在缺陷820。在某些实例性实施例中，基于影像801的检测，并不能确知潜在缺陷820系因褪色或氧化而造成，还是因铜层800的厚度减小而造成。在某些实例性实施例中，自不同角度撷取的额外影像802及803提供关于潜在缺陷820的额外信息。在某些实例性实施例中，缺陷820的尺寸、位置及/或强度等级因其为三维结构而在自不同角度撷取的影像801、802及803中有所不同，并因此被视为一三维缺陷。另一选择为，若潜在缺陷820在以一不同角度撷取的影像中看上去相同，则潜在缺陷820可被分类为一误报缺陷及/或并非因铜厚度减小而引起的缺陷。

需注意者，因如上文所述，对准系为自动的，因而可轻易地比较各该影像801、802及803。通常，因影像801、802及803间的对准系为自动的，潜在缺陷820的尺寸及位置的变化并不妨碍影像间的比较，并可使用尺寸及位置的差别来区分3D缺陷与其它缺陷。

在某些实例性实施例中，使用众所现有的光度立体(photometricstereo)方法及/或试探(heuristics)方法，根据入射光在不同角度下、在不同表面上的反射率来推断电子电路之一形貌形状。视需要，由褪色或氧化组成之一缺陷通常将不会显示出铜高度的变化，而铜的缺失或减少将在缺陷位置处显示出铜高度的变化。

根据本发明的某些实施例，通过在不同波长、不同角度、及波长不同的不同照射角度下比较多个影像，使与铜缺失相关的缺陷与氧化(或褪色)区分开。视需要，为区分氧化与铜缺失，比较短波长的光反射率与长波长的光反射率。通常，若缺陷系由氧化引起，则波长较长的光的反射率强于波长较短的光的反射率。视需要，另外使用以荧光撷取的影像来识别铜缺失的位置，以及区分铜缺失的位置与铜被氧化的位置。

根据本发明的某些实施例，应用包括高照射强度等级照射及低照射强度等级照射的多种照射组态，来增大所撷取影像中可检测强度等级的动态范围。现在参阅图9A、图9B及图9C，其分别显示根据本发明的某些实施例，以一第一强度等级撷取的影像的简化示意图、以高于该第一强度等级之一第二强度等级撷取的影像的简化示意图、以及根据该第一强度等级及该第二强度等级撷取的影像而建立之一混合影像的示意图。根据本发明的某些实施例，以一第一照射组态撷取之一影像901使得铜材料910的细部可被检测，然而可能会漏检背景区域905中的细微潜在缺陷950。根据本发明的某些实施例，在铜材料910的成像可能饱和而导致无法根据影像902检测关于铜材料910的细部时，可使用强度高于第一照射组态之一第二照射组态撷取之一影像902来检测细微(或微小)的潜在缺陷950。根据本发明的某些实施例，可使用自影像901及902(例如，根据所述影像间的自动对准)建立的混合影像903来增大影像的动态范围，俾可检测铜区域中的潜在细微缺陷950以及细部(或缺陷)。视需要，分别检测各该影像901及902而不需要混合影像903。

需注意者，尽管本文所提供的大多数实例已被描述为基于二种不同照射组态间的比较，然而亦可基于多于二种不同照射组态进行类似比较。视需要，可在多个不同的亮场照射等级及暗场照射等级、多个不同波长、多个不同强度等级、多个不同照射角度之间进行比较。视需要，使用不同的照射场(亮场及暗场)、波长、强度等级及角度之一组合来检测及特征化潜在缺陷。

现在参阅图10，其显示根据本发明的某些实施例，一种用于特征化一潜在缺陷的实例性方法的简化流程图。根据本发明的某些实施例，使用本文所述的系统及方法，以多个照射组态检测一表面(方块1010)。视需要，所述照射组态包括亮场照射及暗场照射、不同波长的照射、不同强度等级的照射及不同角度的照射至少其中之一。根据本发明的某些实施例，在所撷取影像至少其中的某些中识别至少一潜在缺陷(方块1020)。视需要，在根据以不同照射组态撷取的影像建立之一混合影像中识别至少一潜在缺陷，根据本发明的某些实施例，比较来自以不同照射组态撷取的影像的输出(方块1030)。视需要，比较来自亮场照射及暗场照射、短波长及长波长、高强度及低强度、及/或不同角度照射的输出。视需要，比较来自多于二种照射组态的输出。根据本发明的某些实施例，根据该比较将潜在缺陷特征化(方块1040)。视需要，通过识别缺陷之一材料、缺陷之一严重程度及/或缺陷相对于表面上所存在其它物体或组件之一相对位置，将潜在缺陷特征化。视需要，将潜在缺陷特征化为一误报缺陷或一真实缺陷。视需要，用于将潜在缺陷特征化为一误报缺陷或一真实缺陷的准则系根据使用定义而预先确定。根据本发明的某些实施例，仅报告真实缺陷(方块1050)。视需要，所报告的每一缺陷皆带有一标签，以将其标识为一误报缺陷或一真实缺陷。通常，使用分析器550(图5)，以本文所述方法识别及分析潜在缺陷。视需要，以控制器570(图5)控制与识别及分析相关联之一或多种任务。

用语「包括(comprises或comprising)」、「包含(includes或including)」、「具有(having)」及其同根词皆意指「包括但不限于」。

用语「由…组成(consistingof)」意指「包括且限于」。

用语「实质上由…组成(consistingessentiallyof)」意指组合物、方法或结构可包括额外的成分、步骤及/或部件，但仅当所述额外成分、步骤及/或部件不会实质上改变所主张的组合物、方法或结构的基本特性及新颖特性时方可。

应了解，为清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特征亦可相组合地提供于一单一实施例中。相反，为简明起见而在一单一实施例的上下文中描述的本发明的各种特征亦可分别地或以任意适当的子组合形式或适当地提供于本发明的任何其它所述实施例中。在各实施例的上下文中所述的某些特征不应被视为其它实施例必不可少的特征，除非在无此等组件时所述实施例无法使用。

Claims

1.一种以多个不同照射组态(illuminationconfiguration)扫描一表面的方法，该方法包含下列步骤：

于一单一线性扫描期间依序撷取多个影像，各该影像包含至少一行画素(pixel)，其中，撷取该多个影像是由一成像单元在该表面与该成像单元间的相对运动期间，以该成像单元的预定相对位移进行成像；

根据用以撷取各该影像的所述照射组态的一预定序列以及该成像单元的该预定相对位移，依序改变用以撷取所述影像的一照射组态；以及

重复所述照射组态的该预定序列以及相关的影像撷取位置，至该表面的一预定区域被扫描为止；

其中该预定相对位移介于10个画素与小于1个画素之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于一序列内撷取的多个影像部分重叠。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各该影像覆盖小于等于100行画素。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各该影像覆盖1行画素。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该预定相对位移具有小于1个画素的一位移误差。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含下列步骤：

使用至少二不同照射组态于一单一扫描中撷取至少二组影像，并从各组影像建立一区域影像以获得至少二区域影像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该至少二区域影像覆盖该表面之一实质相同部分，该实质相同部分实质上大于于一单一影像中覆盖该表面的一部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，实质上大于指至少大100倍。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，实质上大于指至少大1000倍。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该至少二区域影像以小于1个画素的一校准误差自动对准。

11.根据权利要求6所述的方法，更包含下列步骤：

检测所述区域影像，其中该检测步骤包括在无对准所述区域影像的条件下比较所述区域影像。

12.根据权利要求6所述的方法，更包含下列步骤：

根据该预定相对位移，调整所述区域影像间的空间校准。

13.根据权利要求6所述的方法，更包含下列步骤：

计算该至少二区域影像其中之一与一主影像间的一准位，并利用所计算的该准位使得该至少二区域影像其中的另一区域影像与该主影像对准。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像使用至少一摄影机撷取，该至少一摄影机选自一群组，该群组包含：一线性摄影机(linecamera)以及一多线性摄影机(multi-linecamera)。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该照射组态于影像撷取期间被开启关闭或闪烁。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该预定序列的所述照射组态于至少一参数不同，该至少一参数选自一群组，该群组包含：波长、强度、角度、角分布(angulardistribution)、极化(polarization)以及荧光性(fluorescence)。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该照射组态于一频率改变其设置，该频率大于一扫描单元扫描该表面时的一机械频率。

18.一种以多个不同照射组态扫描一表面的自动光学检测系统，包含：

一成像单元，包含至少一摄影机及至少一照射单元，其中该至少一照射单元用以于各该不同照射组态提供照射，该至少一摄影机用以于一次线性扫描中撷取一序列影像，该序列影像的各影像包含至少一行画素，其中，撷取各该影像是由该至少一摄影机在该表面与该成像单元间的相对运动期间，以该成像单元的预定相对位移进行成像；

一扫描单元，用以以大小为小于等于1个画素的一分辨率提供该表面与该成像单元间的平移；以及

一控制器，用以根据一预定序列来启动各该不同照射组态，且于扫描期间重复该预定序列，以及用以启动该摄影机以于每一次照射启动期间撷取一影像。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，于该预定序列内撷取的多个影像部分重叠。

20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该扫描单元用以于撷取该序列影像的各该影像之间提供大小为小于等于1个画素的转移。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，该扫描单元于各该影像撷取之间提供一转移位移，该转移位移对应于一个影像所撷取的画素行的数目除以该序列中不同照射组态的数目。

22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，各该影像覆盖小于等于100行画素。

23.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，各该影像覆盖1行画素。

24.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，撷取各该影像间的该转移位移之一误差小于1个画素。

25.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该至少一摄影机选自一群组，该群组包含：一线性摄影机以及一多线性摄影机。

26.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该成像单元包含多个影像传感器，所述影像传感器以对准并排的方式覆盖一面板之一宽度。

27.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，包含一分析器，用以根据于一单一扫描中所撷取的至少二组影像建立至少二区域影像，每一组区域影像以一不同的照射组态撷取。

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该至少二区域影像覆盖该表面之一实质相同部分，该实质相同部分实质上大于一单一影像中覆盖该表面的一部分。

29.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，实质上大于指至少大100倍。

30.根据权利要求28所述的系统，其特征在于，实质上大于指至少大1000倍。

31.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该至少二区域影像间之一空间校准误差小于1个画素。

32.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该至少二区域影像以小于1个画素的一校准误差自动对准。

33.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该分析器用以在无对准所述区域影像的条件下比较所述区域影像。

34.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该分析器用以根据以该不同照射组态撷取的影像间的一预定转移位移来调整所述区域影像间的一空间校准。

35.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，该分析器用以计算所述区域影像其中的一与一主影像间的一准位，并利用所计算的该准位而使该至少二区域影像其中的另一区域影像与该主影像对准。

36.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该照射组态的设置至少以一1千赫兹的频率改变。

37.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该照射组态的设置以一频率改变，该频率大于该自动光学检测系统之一机械频率。

38.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该至少一照射单元包含至少一发光二极管(lightemittingdiode；LED)，该发光二极管用以照射欲成像的该表面之一部分。

39.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，该至少一照射单元具有闪光能力。

40.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述照射组态于至少一参数方面不同，该至少一参数选自一群组，该群组包含：波长、强度、角度、角分布、极化、及荧光性。

41.根据权利要求18所述的系统，包含一分析器，用以根据对以不同的所述照射组态撷取的影像的分析，识别该表面中的一缺陷。

42.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，该分析器用以根据对以不同的所述照射组态撷取的至少二影像的输出间之一比较，区分该表面的不同材料。

43.根据权利要求42所述的系统，其特征在于，该分析器用以根据对以亮场照射(brightfieldillumination)撷取的至少一影像与以暗场照射(darkfieldillumination)撷取的至少一影像的输出间之一比较，区分一镜反射表面(specularsurface)与一漫反射表面(diffusesurface)。

44.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，该分析器用以区分该表面上包含裸铜的多个区域与该表面上包含镀金铜的多个区域。

45.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，该分析器用以区分该表面上包含一硬质电路板之一区域与该表面上包含一挠性电路板之一区域。

46.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，该分析器用以根据对利用不同照射波长所撷取的至少二影像的输出间之一比较，识别或特征化该缺陷之一材料。

47.根据权利要求46所述的系统，其特征在于，以不同波长撷取的该至少二影像包含以一红色频谱照射所撷取的至少一影像以及以一蓝色频谱照射所撷取的至少一影像。

48.根据权利要求46所述的系统，其特征在于，该至少二影像其中之一以荧光照射进行撷取。

49.根据权利要求46所述的系统，其特征在于，该分析器用以识别由灰尘构成之一识别缺陷。

50.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，该分析器用以根据自不同角度投射的照射所撷取的至少二影像的输出间之一比较，来区分一三维缺陷及褪色或氧化其中之一。

51.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，所述照射组态包含具有不同强度等级的照射。

52.根据权利要求41所述的系统，其特征在于，该分析器用以自以所述照射组态撷取的所述影像建立一混合影像，并根据对该混合影像的分析而识别该缺陷。

53.根据权利要求52所述的系统，其特征在于，该混合影像根据以不同强度等级撷取的至少二影像建立而成。

54.根据权利要求53所述的系统，其特征在于，该混合影像之一动态范围大于以不同强度等级撷取的各该影像之一动态范围。

55.根据权利要求52所述的系统，其特征在于，该混合影像之一动态范围大于用以建立该混合影像的各该影像之一动态范围。