CN107782253A - 抗噪声的立体扫描*** - Google Patents

Abstract

一种抗噪声的立体扫描***，包含偏振平行线光源、远心影像撷取装置与第一偏振元件。偏振平行线光源提供偏振线光束至待测面。偏振线光束的扩散角度小于10度。远心影像撷取装置用以撷取待测面上的偏振线光束。第一偏振元件置于远心影像撷取装置与待测面之间。偏振线光束的偏振态与第一偏振元件的偏振态实质正交。在上述实施方式中，立体扫描***利用具有小扩散角度的偏振线光束、第一偏振元件与远心影像撷取装置的组合可消除待测物因表面结构不规则所造成的量测错误。

Description

抗噪声的立体扫描***

技术领域

本揭露涉及一种立体扫描***。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的电子产品开始使用金属材质作为壳体，以增加产品的美观。金属壳体可藉由机械加工(例如铣床或车床)而得到需求的形状与特征，这些形状与特征可利用光学仪器撷取其影像作检测。然而加工过后，金属表面可能会变得粗糙(例如加工所产生的刀纹)，如此一来，光学仪器所撷取的影像可能会包含粗糙表面的信息，使得量测不稳定，甚至无法量测出欲检测的特征。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种抗噪声的立体扫描***，可消除待测物因表面结构不规则所造成的量测错误。

本揭露的一态样提供一种立体扫描***，包含偏振平行线光源、远心影像撷取装置与第一偏振元件。偏振平行线光源提供偏振线光束至待测面。偏振线光束的扩散角度小于10度。远心影像撷取装置用以撷取待测面上的偏振线光束。第一偏振元件置于远心影像撷取装置与待测面之间。偏振线光束的偏振态与第一偏振元件的偏振态实质正交。

在一或多个实施方式中，偏振平行线光源包含偏振光源与柱状透镜。偏振光源用以提供偏振光束。柱状透镜用以将偏振光束塑形为偏振线光束。

在一或多个实施方式中，偏振平行线光源更包含准直元件，用以准直偏振线光束。

在一或多个实施方式中，偏振光源为激光光源。

在一或多个实施方式中，偏振平行线光源包含线光源、准直元件与第二偏振元件。一线光源用以提供线光束。准直元件用以准直线光束。第二偏振元件用以将准直后的线光束偏振化为偏振线光束。

在一或多个实施方式中，线光源包含多个点光源，沿一方向排列。

在一或多个实施方式中，点光源为发光二极管。

在一或多个实施方式中，偏振线光束正向入射待测面。

在一或多个实施方式中，远心影像撷取装置斜向撷取待测面上的偏振线光束。

在一或多个实施方式中，远心影像撷取装置包含相机与远心镜头，置于相机与第一偏振元件之间。

在上述实施方式中，立体扫描***利用具有小扩散角度的偏振线光束、第一偏振元件与远心影像撷取装置的组合可消除待测物因表面结构不规则所造成的量测错误。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本揭露一实施方式的立体扫描***、平台与待测物的示意图；

图2为图1的偏振平行线光源根据一实施方式的示意图；

图3为图1的偏振平行线光源根据另一实施方式的示意图；

图4为图1的偏振平行线光源根据再一实施方式的示意图。

其中，附图标记

110：偏振平行线光源 152：相机

112、115：偏振线光束 154：远心镜头

114、116：光轴 160：第一偏振元件

122：偏振光源 900：平台

123：偏振光束 905：待测物

124：柱状透镜 910：待测面

126、136：准直元件 912：法线

132：线光源 C：区域

133：线光束 D：方向

138：第二偏振元件 θ、θ’：扩散角度

150：远心影像撷取装置

具体实施方式

以下将以附图揭露本揭露的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本揭露。也就是说，在本揭露部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

图1为本揭露一实施方式的立体扫描***、平台900与待测物905的示意图，图2为图1的偏振平行线光源110根据一实施方式的示意图。立体扫描***包含偏振平行线光源110、远心影像撷取装置150与第一偏振元件160。偏振平行线光源110提供偏振线光束112至待测面910。偏振线光束112的扩散角度θ(如图2所示)小于10度，在较佳的实施方式中，扩散角度θ小于5度。远心影像撷取装置150用以撷取待测面910上的偏振线光束115。第一偏振元件160置于远心影像撷取装置150与待测面910之间。偏振线光束112的偏振态与第一偏振元件160的偏振态实质正交。

在本文中，扩散角度θ为光束随传播距离增加而扩散的程度。扩散程度越大，扩散角度θ便越大，反之则越小。在图2中，偏振线光束112沿着一光轴114传播，而偏振线光束112的光束边缘与光轴114相夹扩散角度θ。若扩散角度θ为0度，则偏振线光束112为平行光，亦即平行光束不随传播距离增加而扩散。

在一些实施方式中，待测面910可为一平台900的表面。然而在本实施方式中，一待测物905可置于平台900上，而立体扫描***用以扫描待测物905的立体形貌。若立体扫描***扫描待测物905，则待测面910为待测物905与平台900被偏振线光束112照射到的表面。若立体扫描***扫描平台900的表面，则待测面910为平台900被偏振线光束112照射到的表面。在此为了清楚起见，以待测物905被偏振线光束112照射到的表面作为待测面910的举例。

在本实施方式中，立体扫描***利用具有小扩散角度θ的偏振线光束112、第一偏振元件160与远心影像撷取装置150的组合可消除待测物905因表面结构不规则所造成的量测错误。具体而言，待测物905可为一金属壳体，例如为经过机械加工、表面具有刀纹的金属壳体。对于一个表面粗糙的待测物905而言，量测其表面形貌很容易因粗糙的表面而产生不规则的散射光。这些散射光会在撷取到的影像上形成噪声，提高后续分析的困难度。

不过，在本实施方式中，偏振平行线光源110提供偏振线光束112，亦即偏振线光束112具有特定的偏振态。偏振线光束112会在待测物905的待测面910上形成一线条，线条的起伏可反应出待测面910的形貌。随着待测物905与偏振线光束112之间相对移动，偏振线光束112扫描待测面910，因此可反应出待测面910的完整形貌。当偏振线光束112照射至待测面910上时，待测面910的刀纹或其他机械加工所产生的细微缺陷可能会让偏振线光束112产生不规则的散射，这些不规则的散射会使得偏振线光束112的偏振态产生不规则的改变。具有不规则偏振态的偏振线光束112到达第一偏振元件160时，会被第一偏振元件160所滤除，因此只剩具有待测面910的立体信息的部分偏振线光束115能够通过第一偏振元件160而到达远心影像撷取装置150。另一方面，因远心影像撷取装置150具有接收实质平行光的特性，因此可接收自待测面910散射的小扩散角度的偏振线光束115，且不会接收因表面刀纹而不规则散射的大扩散角度的其他光束。

综合上述，即使部分的偏振线光束112照射至待测面910会因刀纹而产生不规则的散射，然而这些不规则散射的光束可藉由第一偏振元件160与远心影像撷取装置150而滤除，因此待测面910的特征能被加强，同时粗糙表面的影像被压抑，使得待测物905的特征能够被突显，以取得清晰的待测物905的特征影像。如此一来，待测物905可不需经过表面处理(例如喷砂处理)即可作检测，可大幅简化制程。

请参照图2。在一些实施方式中，偏振平行线光源110包含偏振光源122、柱状透镜124与准直元件126。偏振光源122用以提供一偏振光束123。柱状透镜124用以将偏振光束123塑形为偏振线光束112。准直元件126用以准直偏振线光束112。具体而言，偏振光源122例如可为具有偏振态的光源，例如为激光光源，亦可以是其他光源加上偏振元件的组合。偏振光源122可为点光源，在本文中，点光源所提供的偏振光束123的光点实质上为非线形，例如为圆形、楕圆形。柱状透镜124的透镜曲面呈单一轴向弯曲，因此可将偏振光束123作单一轴向的变形(例如收敛后扩散)，使得偏振光束123变为偏振线光束112。准直元件126可准直偏振线光束112，以收敛偏振线光束112的扩散角度θ。换言之，未通过准直元件126的偏振线光束112的扩散角度θ’大于通过准直元件126的偏振线光束112的扩散角度θ。在一些实施方式中，准直元件126可为透镜，然而本揭露不以此为限。

偏振平行线光源110的结构不以图2的结构为限。请参照图3，其为图1的偏振平行线光源110根据另一实施方式的示意图。在本实施方式中，偏振平行线光源110可省略图2的准直元件126，亦即偏振平行线光源110包含偏振光源122与柱状透镜124。在本实施方式中，区域C的偏振线光束112(亦即接近光轴114的部分偏振线光束112)具有较小的扩散角度θ，因此可仅利用区域C的偏振线光束112，例如使用一挡板将区域C外的偏振线光束112阻挡，或者远心影像撷取装置150仅接收区域C的偏振线光束112皆可。至于本实施方式的其他细节与图2相同，因此便不再赘述。

图4为图1的偏振平行线光源110根据再一实施方式的示意图。在本实施方式中，偏振平行线光源110包含线光源132、准直元件136与第二偏振元件138。线光源132用以提供线光束133。准直元件136用以准直线光束133。第二偏振元件138用以将准直后的线光束133偏振化为偏振线光束112。具体而言，线光源132可为灯条，包含多个点光源134，沿一方向D排列。点光源134可以是发光二极管或是其他合适的光源。准直元件136可准直线光束133，以收敛线光束133的扩散角度。而后线光束133通过第二偏振元件138而偏振化为偏振线光束112。第二偏振元件138的偏振态与第一偏振元件160(如图1所示)实质正交。虽然在图4中，准直元件136置于线光源132与第二偏振元件138之间，然而在其他的实施方式中，第二偏振元件138可置于线光源132与准直元件136之间，亦即线光源132所提供的线光束133可先通过第二偏振元件138后再通过准直元件136。至于本实施方式的其他细节与图2相同，因此便不再赘述。

请回到图1。在本实施方式中，偏振线光束112正向入射待测面910，而远心影像撷取装置150斜向撷取待测面910上的偏振线光束115。具体而言，待测面910具有法线912。「正向入射」表示从偏振平行线光源110提供的偏振线光束112的光轴114与法线912实质平行，而「斜向撷取」表示远心影像撷取装置150所接收的偏振线光束115的光轴116与光轴114的相交角度大于0度，当相交角度愈大时，消除(或抗)噪声的效果愈好，在较佳的实施方式中，相交角度大于20度。因偏振线光束112正向入射待测面910，而远心影像撷取装置150斜向撷取偏振线光束115，因此远心影像撷取装置150撷取的主要为自待测面910散射的偏振线光束115。

在图1中，远心影像撷取装置150包含相机152与远心镜头154。远心镜头154置于相机152与第一偏振元件160之间。远心镜头154可包含多个透镜(未绘示)，远心镜头154设计为使实质平行光入射，使得相机152主要由平行光所成像。如此的设计可使物体的成像倍率不因物体的远近而改变，且可排除大扩散角度的光束在相机152成像。

综合上述，偏振平行线光源提供偏振线光束以在待测面上形成线条，其起伏可反应出待测面的形貌。当偏振线光束照射至待测面上时，待测面的刀纹或其他机械加工所产生的细微缺陷可能会让偏振线光束产生不规则的散射。具有不规则偏振态的偏振线光束到达第一偏振元件时，会被第一偏振元件所滤除，因此只剩具有待测面的立体信息的部分偏振线光束能够通过第一偏振元件而到达远心影像撷取装置。远心影像撷取装置可接收自待测面散射的小扩散角度的偏振线光束，且不会接收因表面刀纹而不规则散射的大扩散角度的光束。如此一来，立体扫描***可消除待测物因表面结构不规则所造成的量测错误。

虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何熟习此技艺者，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭露的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种抗噪声的立体扫描***，其特征在于，包含：

一偏振平行线光源，提供一偏振线光束至一待测面，其中该偏振线光束的扩散角度小于10度；

一远心影像撷取装置，用以撷取该待测面上的该偏振线光束；以及

一第一偏振元件，置于该远心影像撷取装置与该待测面之间，其中该偏振线光束的该偏振态与该第一偏振元件的偏振态正交。

2.根据权利要求1所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该偏振平行线光源包含：

一偏振光源，用以提供一偏振光束；以及

一柱状透镜，用以将该偏振光束塑形为该偏振线光束。

3.根据权利要求2所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该偏振平行线光源更包含一准直元件，用以准直该偏振线光束。

4.根据权利要求2所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该偏振光源为一激光光源。

5.根据权利要求1所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该偏振平行线光源包含：

一线光源，用以提供一线光束；

一准直元件，用以准直该线光束；以及

一第二偏振元件，用以将准直后的该线光束偏振化为该偏振线光束。

6.根据权利要求5所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该线光源包含多个点光源，沿一方向排列。

7.根据权利要求5所述的立体扫描***，其特征在于，这些点光源为发光二极管。

8.根据权利要求1所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该偏振线光束正向入射该待测面。

9.根据权利要求1所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该远心影像撷取装置斜向撷取该待测面上的该偏振线光束。

10.根据权利要求1所述的抗噪声的立体扫描***，其特征在于，该远心影像撷取装置包含：

一相机；以及

一远心镜头，置于该相机与该第一偏振元件之间。