CN101055168A - 光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用光学方式对检测对象物(印制电路板)的外观进行检测的检测系统。本发明的光学检测系统，包括：摄像机，对检测对象物的表面进行摄像；至少两个照明，向要由摄像机拍摄的检测对像物的摄像区域照射光；及遮断部件，遮断非垂直光，使得由摄像区域反射而垂直入射到摄像机的垂直光不与从至少两个照明照射的非垂直光冲突。

Description

光学检测系统

技术领域

本发明涉及光学检测系统，更具体地说涉及利用光学方式对检测对象物(印制电路板)的外观进行检测的检测系统。

背景技术

近年来，液晶显示装置的驱动集成电路(LCD Driver IC)、存储器、及LSI等各种半导体集成电路、以及超小型产品等中使用的一种主要材料——印制电路板制造成薄膜、带子等形态。

在这种印制电路板中多使用统称为TAB(Tape Automatic Bonding)或COF(Chip On Film)板的电路。薄膜、带子形态的印制电路板通过曝光、显影等制造工序形成图案，但是，这种图案随着半导体器件逐渐超小型化而极微细化，实际上很难通过目视检测图案的缺陷。随之，为了对形成图案的原材即印制电路板及形成在印制电路板上的图案的缺陷等进行准确且迅速的检测，需要引入光学检测系统。

一般，光学检测系统利用摄像机、图像传感器等进行光学检测，这时，光学自动检测系统利用各种照明装置，使印制电路板的外观的不合格突出，实施准确的检测，为了准确检测不合格，从多种照明装置中选择某一个照明装置是必须的。

但是，使用同轴下射照明的光学检测系统1具有如下的问题。如图1所示，同轴下射照明2具有使从侧面射入的光向检测对象物10侧折射的反射镜3，但是，该反射镜3在使照明2的光向检测对象物10侧折射的过程中产生光的光量损失。并且，摄像装置8(采用透镜的行CCD传感器(LINECCD SENSOR))通过同轴下射照明的反射镜3看到影像，所以由反射镜3产生折射现像而产生焦点偏移的现像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学检测系统，从多角度入射的光的成分中，仅将可以通过检测对象物的表面上的特征来较好地突出不合格形状的光的成分由摄像装置接收，检测希望的不合格来提高检测的可靠性。

本发明的另一目的是提供一种具有能够得到清晰的影像的照明装置的光学检测系统。

本发明的再一目的是提供一种通过突出检测对象物表面上的不合格形状来提高检测的可靠性的光学检测系统。

根据为了实现上述目的的本发明的一个特征，对检测对象物的表面进行光学检测的光学检测系统包括：摄像机，对检测对象物的表面进行摄像；至少两个照明，向要由上述摄像机拍摄的上述检测对像物的摄像区域照射光；及遮断部件，遮断非垂直光，使得由上述摄像区域反射而垂直入射到上述摄像机的垂直光不与从上述至少两个照明照射的上述非垂直光冲突，并反射一部分非垂直光而转换为垂直成分。

在该特征的优选的实施例中，上述至少两个照明包括：主照明，被设置成以第一角度向上述检测对象物的摄像区域表面照射光；及辅助照明，被设置成以比上述主照明的第一角度小的倾斜角度照射光。

在该特征的优选的实施例中，上述主照明位于比上述辅助照明更靠近上述摄像区域；随着远离上述摄像区域，上述主照明和上述辅助照明的高度依次降低。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断部件包括设置在上述垂直光通过的路径和上述至少两个照明之间的遮断板；遮断板包括外侧面，该外侧面引导从上述至少两个照明照射的光，以使其照射到上述摄像区域。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断板包括外侧面，该外侧面引导从上述多个辅助照明照射的光，以使其照射到上述摄像区域；上述遮断板的外侧面由反射面构成。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断板的外侧面可以倾斜成朝向上述摄像区域。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断部件还包括铰接部，该铰接部设置在上述遮断板上，以便能够对沿着上述遮断板的外侧面向上述摄像区域引导的光的角度进行调节。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断部件还包括支承板，该支承板设置在上述遮断板上，并在底面设有上述主照明和上述辅助照明。

在该特征的优选的实施例中，上述支承板设置成可旋转，以便能够调节上述主照明和上述辅助照明的照射角度。

在该特征的优选的实施例中，上述主照明和多个辅助照明可旋转地设置在上述支承板的底面(可调节照射角度)。

在该特征的优选的实施例中，上述主照明的第一角度和上述遮断板的外侧面的倾斜角度优选与上述摄像区域的表面所成的角度为75°至90°。

根据用于实现上述目的的本发明的另一个特征，对检测对象物的表面进行光学检测的光学检测系统包括：摄像机，对检测对象物的表面进行摄像；多个照明，向要由上述摄像机拍摄的上述检测对像物的摄像区域照射光；及遮断部件，提供垂直区域，使得照射到上述检测对象物的摄像区域并反射的光中、仅垂直光入射到上述摄像机。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断部件包括：外廓区域，设有上述多个照明，使上述多个照明的光向上述检测对象物的摄像区域提供；及遮断板，用于分隔上述垂直区域。

在该特征的优选的实施例中，上述遮断板包括由反射面构成的外侧面；上述遮断板的外侧面倾斜地形成，以使得从上述多个照明照射的光中的向上述遮断板的外侧面照射的光被引导至上述摄像区域。

在该特征的优选的实施例中，上述多个照明包括：主照明，位于最靠近上述检测对象物的摄像区域，以第一角度向上述摄像区域照射光；及多个辅助照明，以比上述主照明的第一角度小的倾斜角度向上述摄像区域照射光。

附图说明

图1是现有的使用同轴下射照明的光学检测系统的概略构成图。

图2是本发明的光学检测系统的构成图。

图3是用于概略地说明本发明的光学检测系统中的光路的图。

图4是用于说明本发明的光学检测系统中的可旋转的遮断板的图。

图5是表示本发明的光学检测系统具有可旋转的遮断部件的例子的图。

图6是表示本发明的光学检测系统具有垂直的内侧面的遮断板的例子的图。

具体实施方式

下面，根据附图对本发明的优选实施例进行详细说明。但是，本发明不限于在此说明的实施例，可以具体化为其它方式。在此介绍的实施例仅是为了公开的内容彻底且完整、且向本领域技术人员充分传达本发明的思想而提供的。因此，图中的各要件的形状等是为了强调明确的说明而夸张的。

根据附图2至图6来详细说明本发明的实施例。并且，对于上述图中具有相同的功能的构件标注相同的标记。

本发明的基本意图在于提供一种光学检测系统，对表面像镜子一样闪亮的检测对象物(统称为COF基板的印制电路基板)的表面上照射均匀的光，可以进行准确且鲜明的摄像。为此，本发明的特征在于，具备遮断部件，该遮断部件使向检测对象物的摄像区域照射而被反射的光中的、供给摄像机的垂直光不与其它光冲突。

图2是本发明的光学检测系统的结构图，图3是用于概略地说明本发明的光学检测系统中的光的路径的图。

若参照图2及图3，光学检测系统100包括用于对检测对象物10的表面进行摄像的摄像机110及多个照明120及遮断部件130。遮断部件130和多个照明120可以用一个模块来形成。

摄像机110配置成从检测对象物10的摄像区域10a上部隔开间隔。在摄像机110的下面一侧配置遮断部件130和多个照明120。在此，摄像机110用于拍摄检测对象物的摄像区域10a的影像，一般可以使用摄像元件(CCD或CMOS)和光学系统(透镜)等，从摄像机110输出的影像信号提供给影像处理装置180。影像处理装置180设置成典型的计算机系统，对通过自动光学检测的各种工作进行控制处理。影像处理装置180利用从摄像机110提供的影像信号判断检测对象物表面有无不合格。

遮断部件130用于保护垂直光L1，以便从摄像区域10a反射而垂直入射到摄像机110的垂直光L1不与从多个照明120照射的非垂直光冲突。遮断部件130包括在底面设置多个照明120的支承板132、和用于分隔外廓区域a和垂直区域b的遮断板134，它们能够以垂直区域b为中心相互对称地设置在两侧、或者仅设置在一侧。多个照明120优选仅设置在某一个支承板132上。支承板132具有向外廓向下倾斜的底面132a，多个照明120在这样倾斜的底面132a以互不相同的高度设置，来防止多个照明120之间的光的干涉。例如，多个照明120可旋转地设置在支架133的铰接部，可以手动或自动地调节设置角度(照射角度)。

这里，外廓区域a是容纳设置在支承板132上的多个照明120的空间，并且是多个照明120的光被提供给检测对象物10的摄像区域10a的空间，垂直区域b是在从摄像区域10a反射的光中仅垂直光向摄像机110入射的空间。

遮断板134具有保护垂直光L1的基本的功能，以便从摄像区域10a反射而垂直入射到摄像机10的垂直光L1不与其它非垂直光L2冲突。并且，遮断板134还具有进行引导而改变光的方向的功能，使从多个照明120照射的非垂直光L2照射摄像区域10a。因此，遮断板134具有由反射面构成的外侧面135，该外侧面135反射从多个照明120照射的光而使其方向朝向摄像区域10a。即，外侧面135引导从多个照明120照射的光中的、脱离摄像区域10a的非垂直光，以使其照射到摄像区域。外侧面135倾斜成朝向摄像区域10a，其倾斜角度X1可形成为与摄像区域10a的表面成75°以上90°(接近垂直的角度)以内。

如图4所示，遮断板134可旋转地设置在支承板132的铰接部139，从而能够调节外侧面135的倾斜角度，因此可以调节向外侧面135照射而被反射的干涉光L3的方向。

另一方面，在本实施例中示出遮断板134的内侧面136与外侧面135具有相同的倾斜角度，但是，如图6所示，遮断板134可以具有与垂直光L1平行的垂直内侧面136′。

图5是示出本发明的实施例的光学检测系统具有可旋转的遮断部件的例子的图。如图5所示，遮断部件130能够以铰接部138为中心旋转，通过这样的遮断部件130的旋转可以同时调节多个照明120的设置角度及遮断板134的外侧面135的倾斜角度等。

遮断板134的外侧面135可以涂敷光反射用反光涂料、或粘贴反射片、或者由反射较好的材料(不锈钢)来构成。外侧面135可以有选择地形成阴刻或阳刻图案，以便对光进行反射并使反射光提供至摄像区域10a。

若再参照图2及图3，多个照明120由向由摄像机110拍摄的检测对象物10的摄像区域10a照射光的4个照明122、124a、124b、124c构成。多个照明120可以分为一个主照明122和三个辅助照明124a、124b、124c。主照明122和三个辅助照明124a、124b、124c为了改变照射角度而可旋转地设置在遮断部件130的支承板132的底面132a。在本实施例中，多个照明122、124a、124b、124c采用具有20°至30°的发光角度(光发散的角度)的发光二极管(LED)，但是，也可以使用发光二极管以外的灯那样的其它光源。并且，在本实施例中，使用了4个照明，但这只是一个实施例。

主照明122是直接向检测对象物的摄像区域10a表面照射光的照明，主照明122设置成与摄像区域10a的表面具有75°以上90°以内的第一设置角度X2。当然，主照明122根据设置角度可以提供照射到遮断板的外侧面135后被反射而间接地照射到摄像区域10a的间接光L3。但是，该间接光的量相对于辅助照明较少。第一、二、三辅助照明124a、124b、124c设置成具有比主照明122大的倾斜度，以便向检测对象物的摄像区域10a表面间接照射的间接光L3比直接照射的光多。如图2所示，主照明122和第一、第二、第三辅助照明124a、124b、124c的设置角度为主照明X2＞第一辅助照明X3＞第二辅助照明X4＞第三辅助照明X5。

在具有上述结构的光学检测系统中100中，若观察多个照明的光的路径则如下。首先，从主照明122射出的光以接近垂直的角度照射到摄像区域10a，从摄像区域10a反射的光中的垂直光L1通过垂直区域a入射到摄像机110。这时，若在摄像区域10a的表面具有凹陷部分(未图示)，则照射到其凹陷部分的光不垂直反射，所以该部分看起来较暗。因此，若观察由摄像机拍摄的影像，则由于凹陷区域较暗，所以很容易进行不合格检测。并且，从多个辅助照明124a、124b、124c射出的光的一部分有时向摄像区域10a照射，但是大部分光向遮断板124的外侧面125(反射面)照射。沿着外侧面125引导向遮断板124的外侧面125照射的非垂直光L2，以接近垂直的间接光L3间接地提供给摄像区域10a。这时，向外侧面125照射而被反射的间接光L3通过被反射的过程变得柔和且均匀，提供为增加摄像区域10a的光量的光。如果，从多个辅助照明124a、124b、124c照射的光直接照射到摄像区域10a的表面，则在表面的各凹陷部分的内面，由于光的散射而使该部分看起来较亮，从而导致看不见不合格位置的问题。因此，在本发明中，为了防止检测不出这样的凹陷部分，使多个辅助照明124a、124b、124c的照射角度(设置角度)倾斜，而向摄像区域10a提供间接光L3，以便最大限度地减少直接照射到摄像区域10a的光，仅增加入射到摄像机110的光量。

根据本发明的光学检测系统100可以在检测薄膜、带子形态的基板中的COF基板时非常有用地使用。例如，COF基板的表面与镜子类似，具有反射性较强的表面。并且，照射到COF基板的检测对象物的光的入射角度必须与摄像机垂直地进行照射，该光才能传递到摄像机的图像传感器，得到鲜明的影像。即，本发明的光学检测系统100可使从检测对象物10的摄像区域10a垂直反射的光L1不与其它光冲突地提供给摄像机110，对于非垂直光L2，则改变非垂直光L2的方向来进行照射，以便向摄像区域10a提供接近垂直的间接照明，从而最大限度地减少光的光量损失，还可以得到鲜明的影像。

以上的说明例示本发明。并且，上述的内容仅示出并说明本发明的优选实施方式，本发明可以在多种不同的组合、变更及环镜中使用。并且，可以在本说明书中公开的发明的概念的范围、与记载的公开内容均等的范围及/或本领域的技术或知识的范围内进行变更或修改，上述的实施例是用于说明实施本发明的最佳方式，利用与本发明相同的其它发明时，可以采用本领域已知的其它方式实施，并且可以进行发明的具体应用领域及用途所要求的多种变更。因此，以上的发明的详细说明的意图并不是要以公开的实施方式来限制本发明。并且，所附的权利要求书应解释为包括其它实施方式。

如上所述，本发明可以提高对检测对象物的表面的不合格形状进行检测的可靠性。本发明不仅可以最大限度地减少光的光量损失，并且，通过调节遮断部件的角度来得到用于检测检测对象物表面的多种不合格形状所需的光的成分(改变角度得到的光的成分)。本发明可以在对薄膜、带子形态的基板中的COF基板进行检测时非常很好地使用。

Claims (17)

1.一种光学检测系统，对检测对象物的表面进行光学检测，其特征在于，包括：

摄像机，对检测对象物的表面进行摄像；

至少两个照明，向要由上述摄像机拍摄的上述检测对像物的摄像区域照射光；及

遮断部件，遮断非垂直光，使得由上述摄像区域反射而垂直入射到上述摄像机的垂直光不与从上述至少两个照明照射的上述非垂直光冲突。

2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，

上述至少两个照明包括：

主照明，被设置成以第一角度向上述检测对象物的摄像区域表面照射光；

至少一个辅助照明，被设置成以比上述主照明的第一角度小的倾斜角度照射光。

3.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，

提供多个上述辅助照明，上述主照明位于比上述辅助照明更靠近上述摄像区域，

随着远离上述摄像区域，上述主照明和上述多个辅助照明的高度依次降低。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断部件包括设置在上述垂直光通过的路径和上述至少两个照明之间的遮断板。

5.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断板包括外侧面，该外侧面引导从上述至少两个照明照射的光中的、脱离上述摄像区域的非垂直光，以使其照射到上述摄像区域。

6.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断部件包括设置在上述垂直光通过的路径和上述至少两个照明之间的遮断板；

上述遮断板包括外侧面，该外侧面引导从上述至少一个辅助照明照射的光中的、脱离上述摄像区域的非垂直光，以使其照射到上述摄像区域。

7.如权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断板的外侧面由反射面构成。

8.如权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断板的外侧面倾斜成朝向上述摄像区域。

9.如权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断部件还包括铰接部，该铰接部设置在上述遮断板上，以便能够对沿着上述遮断板的外侧面向上述摄像区域引导的光的角度进行调节。

10.如权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断部件还包括支承板，该支承板设置在上述遮断板上，并在底面设有上述主照明和上述辅助照明。

11.如权利要求10所述的光学检测系统，其特征在于，

上述支承板设置成可旋转，以便能够调节上述主照明和上述辅助照明的照射角度。

12.如权利要求10所述的光学检测系统，其特征在于，

上述主照明和辅助照明可旋转地设置在上述支承板的底面。

13.如权利要求8所述的光学检测系统，其特征在于，

上述主照明的第一角度和上述遮断板的外侧面的倾斜角度是与上述摄像区域的表面所成的角度，为75°至90°。

14.一种光学检测系统，对检测对象物的表面进行光学检测，其特征在于，包括：

摄像机，对检测对象物的表面进行摄像；

多个照明，向要由上述摄像机拍摄的上述检测对像物的摄像区域照射光；及

遮断部件，提供垂直区域，使得照射到上述检测对象物的摄像区域并反射的光中、仅垂直光入射到上述摄像机。

15.如权利要求14所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断部件包括：

外廓区域，设有上述多个照明，使上述多个照明的光向上述检测对象物的摄像区域提供；及

遮断板，用于分隔上述垂直区域。

16.如权利要求15所述的光学检测系统，其特征在于，

上述遮断板包括由反射面构成的外侧面；

上述遮断板的外侧面倾斜地形成，使得从上述多个照明照射的光中、向上述遮断板的外侧面照射的光被引导至上述摄像区域。

17.如权利要求15所述的光学检测系统，其特征在于，

上述多个照明包括：

主照明，最靠近上述检测对象物的摄像区域设置，以第一角度向上述摄像区域照射光；及

多个辅助照明，以比上述主照明的第一角度小的倾斜角度向上述摄像区域照射光。

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