[发明专利]用于高速周期性调制的可变焦距透镜的自动聚焦系统

摘要

一种用于提供自动聚焦图像的系统包括：包括高速周期调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统、VFL透镜控制器、VFL投射光源、聚焦确定部分、曝光定时调整电路、和曝光选通时间控制器。聚焦确定部分包括光学检测器，其输入通过VFL透镜投射到工件并从工件反射的反射的VFL投射光，并提供聚焦偏差信号。曝光定时调整电路基于聚焦偏差信号提供曝光定时调整信号，其指示当成像系统聚焦Z高度与工件表面Z高度近似重合时的时间。曝光选通时间控制器使用曝光定时调整信号来调整图像曝光时间，使得成像系统聚焦Z高度在调整后的图像曝光时间与工件表面Z高度重合。

主权项

1.一种用于使用包括高速周期性调制的可变焦距(VFL)透镜的成像系统提供自动聚焦的图像的系统，所述系统包括：成像系统，其至少包括配置为输入从工件表面产生的图像光的物镜、配置为接收由所述物镜透射的图像光的VFL透镜、以及配置为接收由所述VFL透镜透射的图像光的相机；VFL透镜控制器，其配置为控制所述VFL透镜以周期性地调制其光功率，从而在沿着Z高度方向的多个成像系统聚焦Z高度上周期性地调制所述成像系统的聚焦位置；VFL投射光源，其包括配置为沿着聚焦监视光路向所述VFL透镜的背面且通过所述VFL透镜和所述物镜向所述工件表面提供VFL投射光的光源；聚焦确定部分，其包括光学检测器，所述光学检测器配置为输入已经从工件表面区域反射、并经过所述物镜返回、且经过所述VFL透镜返回、且沿着所述聚焦监视光路返回的反射的VFL投射光，并且提供响应于所述VFL投射光的聚焦Z高度与所述工件表面区域的Z高度之间的差的至少一个光学检测器信号，其中VFL投射光聚焦Z高度表示成像系统聚焦Z高度，并且聚焦确定部分基于所述至少一个光学检测器信号输出至少一个聚焦偏差信号；曝光定时调整电路，其输入所述聚焦偏差信号，并基于所述聚焦偏差信号确定与所述成像系统聚焦Z高度与工件表面区域Z高度近似重合时的时间相关的曝光定时调整信号；曝光选通时间控制器，其控制所述成像系统的图像曝光时间，其中所述曝光选通时间控制器配置为输入所述曝光定时调整信号，并且基于所述曝光定时调整信号自动提供调整后的图像曝光时间，其中所述成像系统聚焦Z高度在调整后的图像曝光时间与所述工件表面区域Z高度近似重合，并且所述系统配置为在调整后的图像曝光时间提供包括至少一个曝光增量的聚焦图像。