[发明专利]用于使用相机焦距的绝对和相对深度测量的方法和设备

说明书

深度测量设备包括：(1)相机和镜头组件，该相机和镜头组件捕捉包括多个深度级别的目标的图像序列的图像数据；(2)运动台，相机和镜头组件或目标定位在该运动台上；(3)马达，该马达连接到运动台，该马达在定义的增量值处引起相机和镜头组件与目标之间的相对移动；(4)位置传感器，该位置传感器在定义的增量值中的每一个处捕捉相机和镜头组件或目标上的位置数据；及(5)控制器，该控制器使用图像梯度方法和最佳焦距，来处理捕捉的图像数据和捕捉的位置数据，以确定多个深度级别的深度。还提供了许多其他方面。

技术领域

本文提供的实施方式涉及深度测量，并且更具体地涉及用于使用相机焦距的绝对和相对深度测量的方法和设备。

背景技术

相机通常用于需要在二维图像平面(x和y平面)中进行高精度定位的应用中的位置测量。这些应用包括，例如，掩模和基板的对准，以准备用于移动装置的超高分辨率显示器和高像素密度屏幕的生产中的图案化工艺。

目前，在这些类型的应用中，沿着深度轴(z平面)的距离测量通常使用激光距离传感器、共焦传感器或接触传感器来执行。这些传感器可能增加目前制造工艺的大幅成本和复杂性。

因此，期望的是，具有高精度并且不具有现有传感器所涉及的复杂性和成本的深度测量设备和方法。

发明内容

在一些实施方式中，提供了一种深度测量设备，该深度测量设备包括：(1)相机和镜头组件，该相机和镜头组件能够捕捉目标的图像序列的图像数据，该目标包括沿着相机轴的多个深度级别；(2)运动台，相机和镜头组件或目标定位在该运动台上；(3)马达，该马达连接到运动台，该马达在定义的增量值处沿着相机轴提供相机和镜头组件与目标之间的相对移动；(4)位置传感器，该位置传感器能够在移动的每个增量值处沿着相机轴捕捉相机和镜头组件或目标的相对位置数据；及(5)控制器。控制器包括：(a)图像处理单元，该图像处理单元经配置以使用图像梯度方法，来产生在捕捉的图像数据内表示为感兴趣区域的多个深度级别的图像清晰度数据；(b)距离处理单元，该距离处理单元经配置以使用图像清晰度数据，来确定在相机和镜头组件与在捕捉的图像数据内表示为感兴趣区域的多个深度级别中的每一个之间的最佳焦距；及(c)深度处理单元，该深度处理单元经配置以处理最佳焦距数据，用以确定在捕捉的图像数据内表示为感兴趣区域的多个深度级别中的每一个的深度。

提供了一种深度测量设备，该深度测量设备包括：(1)相机和镜头组件，该相机和镜头组件能够捕捉目标的图像序列的图像数据，该目标包括沿着相机轴的多个深度级别；(2)运动台，相机和镜头组件或目标定位在该运动台上；(3)马达，该马达连接到运动台，并且该马达经配置以在定义的增量值处沿着相机轴引起在相机和镜头组件与目标之间的相对移动；(4)位置传感器，该位置传感器能够在定义的增量值中的每一增量值处沿着相机轴捕捉相机和镜头组件或目标上的位置数据；及(5)控制器，该控制器经配置以使用图像梯度方法和最佳焦距，来处理捕捉的图像数据和捕捉的位置数据，以确定多个深度级别中的每一个的深度。