CN101315470A - 用于检测设备的透镜拼接方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明系为一种用于检测设备的透镜拼接方法及其系统，尤指用于玻璃基板、印刷电路基板或晶圆基板等的表面缺陷检测、表面微结构组织检测或是基板的表面电子零件接合检测等的检测系统，其主要包括可发出测试光源的光源投射机、可将光源进行反射的反射镜、具有聚焦特性的拼接式透镜以及一待测基板；通过将一个以上裁切后的透镜进行拼接增加拼接式透镜的尺寸，而其裁切透镜的技术主要乃将欲形成于拼接式透镜中央位置的透镜以原中心点进行裁切，而欲与中央透镜拼接的透镜则以中心点偏移的方式进行裁切，藉由将中央透镜及偏移透镜的拼接不但可以增加拼接式透镜的尺寸，并可藉此拼接式透镜于该待测基板上形成分布均匀的光斑。

Description

用于检测设备的透镜拼接方法及其系统

技术领域

本发明系为藉由以一原中心点进行裁切而形成的中央透镜，再进一步藉由将中心点偏移的方式进行裁切而形成的偏移透镜相拼接而形成的拼接式透镜，而将该拼接式透镜运用至玻璃基板、印刷电路基板或晶圆基板等基板的检测，将于受测基板上形成分布均匀的光斑。

背景技术

随着知识信息时代的来临，无论是网络通讯应用的多元化或是现今3C产业技术及多媒体信息的蓬勃发展，无论是传统产业或是科技产业皆是以降低制造成本、增加制造产能或是提升产品品质为目标，并藉此来增加企业的获利以及竞争力。

然而以目前的薄膜液晶显示器为例，为了因应市场需求并以降低制造成本及增加制造产能为目标，现今的薄膜液晶显示器无论是于制程阶段或是成品贩卖的趋势，皆是以逐年增加该面板尺寸来达到或满足上述企业端所欲达到的目的，相较下，逐年增大的面板组件则需要更大的检测仪器来控制或检测该面板的品质；请参阅图10及图11所示，系为检测液晶显示器中玻璃基板的检测系统架构图及检测液晶显示器中玻璃基板的示意图，由图中可以清楚了解一般的检测系统主要包括有测试光源a、反射镜b、透镜c及待测基板d等组件，其中，通常于检测待测基板d的环境中系将可发出测试光源a的光源投影机或光源投射机(图中未出示)及反射镜b架设于天花板或墙面，由光源投射机所发出的测试光源a将可透过反射镜b的反射，再透过透镜c(如菲涅尔镜片(Fresnel lens)或其它凸透镜)来将测试光源a集中于待测基板d上，藉此测试光源a将可透过透镜c将光源集中的特性并于待测基板d上形成如图12的光斑(亦即为比较明亮的斑点)；是以，检测人员将可藉由待测基板d上所形成的光斑来做为检测待测基板d表面是否具有缺陷或做为表面微结构组织判断的依据。

再者，上述列举的光源的检测设备不仅可运用于液晶显示器中玻璃基板的检测，亦可运用于如印刷电路基板及晶圆基板等组件基板的表面缺陷检测、表面微结构组织检测或是基板的表面电子零件接合检测等运用领域，然而上述习用技术对于现成组件基板尺寸的检测尚称足够，但是对于目前产业所使用检测尺寸愈来愈大的情况下则显然无法满足其需求，其理由主要乃在于其透镜c的尺寸系需与待测基板d的尺寸成正比，亦即待测基板d尺寸若愈大则与其配合的透镜c的尺寸也愈大；然而，透镜c的成本、重量及其制程的难度却与该透镜c尺寸成等倍增加，是以，针对检测组件基板的相关厂商而言，若欲加大透镜c的尺寸来检测较大的待测基板d，不但难以将加大重量后的透镜c吊置于天花板或墙面，更增加了检测设备的购置成本，再者，若仅是单纯的加大透镜的尺寸来配合日益增大的组件基板，有朝一日相关厂商将无法克服透镜的光学特性。

缘此，上述习用技术的不足，便为从事此行业者所亟欲改善的课题，而有待相关业者作进一步改良与创新设计的必要。

发明内容

今，发明人有鉴于上述检测设备的缺失与不足，故发明人利用此行业的多年研究发明经验，经不断改良与试作，终于发明出简化用于检测设备的透镜拼接方法及其系统。

本发明的主要目的乃在于藉由裁切后的中央透镜与偏移透镜所拼接而成的拼接式透镜，将可透过检测系统中的光源投射机而于待测基板形成较大尺寸的光斑，而藉此透镜的拼接方法不但可以形成光源分布均匀的光斑，亦可减少加大尺寸后的单一透镜的重量以及降低该加大尺寸的透镜的购置成本。

另，本发明的次要目的乃在于若将拼接式透镜运用于相关的检测系统，将可全面照射于欲受测的待测基板，因此于此检测系统检测时将不需移动相关的检测光源或待测基板，如此即可减少设备间所需设置移动组件的轴数，藉此即可有效降低设备制造成本以及减少该受测基板的测试时间。

本发明的用于检测设备的透镜拼接方法包括有：将欲形成于拼接式透镜中央位置的透镜以原中心点进行裁切以形成中央透镜；将欲与中央透镜拼接的透镜以中心点偏移的方式进行裁切以形成偏移透镜；及将中央透镜与偏移透镜进行拼接以形成拼接式透镜；藉上，透过一个或一个以上的中央透镜与相对应偏移透镜的拼接，将可增加拼接式透镜的尺寸。

其中该拼接式透镜可具有一个以上的中央透镜或偏移透镜，且裁切后的偏移透镜与中央透镜的尺寸相同。

其中该偏移透镜与中央透镜间所形成的曲率半径小于中央透镜的宽度。

其中该透镜以中心点偏移进行裁切的方式可为以透镜中心点为基准进行水平向或垂直向的位移。

本发明的检测设备的系统主要包括有：可发出测试光源的光源投射机；可将光源投射机所发出的测试光源进行反射的反射镜；具有将光线进行集中或聚焦特性的拼接式透镜；及欲做为检验或测试的待测基板；藉上，测试光源将可透过拼接式透镜于待测基板上形成分布均匀的光斑，且该光斑的尺寸可藉由拼接不同数量的透镜来增加。

其中该拼接式透镜系由一个以上的裁切后的中央透镜及偏移透镜所构成，且透镜可为奇数个或偶数个，而裁切后的偏移透镜与裁切后的中央透镜尺寸相同。

其中该裁切后的偏移透镜与中央透镜间所形成的曲率半径小于中央透镜的宽度。

其中该透镜可为具集中光线或聚光特性的凸透镜或菲涅尔透镜。

本发明的用于检测设备的透镜拼接方法中，偶数个透镜的拼接方法包括有：取得两片透镜间所形成的曲率中心间距；取得两片透镜欲裁切于的宽度范围；以上述曲率中心间距为基准并对两片透镜进行平移裁切；将两片透镜进行拼接；藉上，两个以上的偶数个透镜即可拼接而成一拼接式透镜。

本发明的检测设备的系统主要包括有可发出测试光源的光源投射机、可将光源投射机所发出的测试光源进行反射的反射镜、具有聚焦特性的拼接式透镜及一待测基板等组件，其中藉由将一个以上裁切后的透镜进行拼接，将可增加拼接式透镜的尺寸，并于该待测基板上形成分布均匀的光斑。

本发明与习用的技术相较着实具下列优点：

(一)本发明系透过裁切后中央透镜与裁切后偏移透镜所拼接而成的拼接式透镜，将可透过检测系统中的光源投射机而于待测基板形成较大尺寸的光斑，而藉此拼接方法不但可以形成光源分布均匀的光斑，亦可减少加大尺寸后的单一透镜的重量以及降低该加大尺寸的透镜的购置成本。

(二)经由上述拼接方式组成的拼接式透镜并运用于相关的检测系统，将可全面照射于欲受测的待测基板，因此于此检测系统检测时将不需移动光源或待测基板，如此即可减少设备间所需设置移动组件的轴数，藉此即可有效降低设备制造成本以及减少该受测基板的测试时间。

(三)于本发明所运用的裁切技术中，其中该裁切后中央透镜的中心系与裁切前的透镜相同，而待取得裁切后中央透镜后，再取得欲与裁切后中央透镜拼接的透镜并进一步进行水平向的偏移裁切，如此，将可获得与中心位置的裁切后中央透镜相同尺寸的裁切后偏移透镜，而上述方法仅需以二种步骤进行，第一即为以欲设置于中央的透镜相同的中心点进行裁切，第二即是将与中央透镜相邻的透镜进行水平或垂直向偏移的切割，其整体的制程并不复杂，仅需计算透镜间相对的曲率中心位置，因此可广泛的运用于既有的检测系统。

附图说明

图1系为拼接后的检测待测基板的检测系统示意图。

图2系为拼接后的检测待测基板的光学系统及路径示意图。

图3系为拼接后的待测基板光斑尺寸及亮度数据图。

图4系为非拼接技术的检测系统前视示意图。

图5系为本发明裁切及拼接后的检测系统示意图。

图6系为本发明裁切后中央透镜的示意图。

图6A系为本发明裁切后的一偏移透镜的示意图。

图6B系为本发明另一相邻的裁切后的偏移透镜示意图。

图7系为本发明裁切后的透镜拼接示意图。

图8系为本发明较大检测尺寸及分布均匀的光斑示意图。

图9系为本发明利用偶数透镜拼接的示意图。

图10系为习用技术检测液晶显示器中玻璃基板的检测系统架构图。

图11系为习用技术检测液晶显示器中玻璃基板的示意图。

图12系为习用技术检测基板的光斑示意图。

【主要元件符号说明】

1、测试光源

2、反射镜

3、拼接式透镜

31、透镜             33、透镜

32、透镜

4、待测基板

5、拼接式透镜

51、裁切后中央透镜    54、透镜

52、裁切后偏移透镜    55、透镜

53、裁切后偏移透镜

a、测试光源

b、反射镜

c、透镜

d、待测基板

具体实施方式

为达成上述目的及构造，并为使审查委员能对于本发明的目的及功效有更进一步的了解，故本发明所采用的技术手段，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明如下，以利完全了解。

首先，由上述习用技术可以得知一般的组件基板的检测系统中，若欲检测尺寸日益增大的基板的前题下已不适合利用与该组件基板尺寸成等比的透镜，因此发明人遂以下列方向逐步研发出完整的解决手段。

请参阅图1、图2所示，系为拼接后的检测待测基板的检测系统示意图及拼接后的检测待测基板的光学系统及路径示意图，由图中所示可清楚看出，该检测系统系主要由测试光源1、反射镜2、拼接式透镜3及待测基板4所构成，然而此种检测方法与习用技术不同乃在于为了增加测试光源1所检测的区域，因此将透镜31、32及33拼接而成一拼接式透镜3，而透过上述检测系统而得到的检测结果则如图3所示的拼接后的待测基板光斑尺寸及亮度数据图，由该亮度数据图可以看出透过此拼接式透镜3所投射在待测基板4的光线并不均匀，其理由在于当将透镜31、透镜32及透镜33拼接而成的拼接式透镜3，其透镜间所拼接的部分会因各透镜(31、32及33)的曲率半径及接缝处而于待测基板4形成分布不均的光斑。

然而，若采用非拼接技术而形成的检测系统时(如图4的检测系统前视示意图)，由于测试光源1照射至透镜31、透镜32及透镜33并汇聚于各透镜曲率中心位置，将使得待测基板4间多组的光斑无法重合或连接，最后将造成检测区域形成有暗区，而待测基板4所形成的暗区将造成检测仪器无法分析该待测基板4的特性及瑕疵。

是以，于上述发明的步骤中若欲解决光斑分布不均或是检测区域的暗区，因此发明人则进一步利用一将透镜进行裁切并进行拼接的方法来解决上述缺失，其方法如下：

请参阅图5所示，首先，将欲置于拼接式透镜5中央位置的透镜进行裁切，以形成如图6中的裁切后中央透镜51，其中该裁切后中央透镜51的中心系与裁切前的透镜相同，其相异处仅在于尺寸的不同，待取得裁切后中央透镜51后，再取得欲与裁切后中央透镜51拼接的透镜并进一步进行裁切，而裁切的方法主要乃将欲裁切透镜先进行水平向的位移，待该透镜的中心点已达到一水平向的偏移时再进行裁切，如此，将可获得与中心位置的裁切后中央透镜51相同尺寸的裁切后偏移透镜52(如图6A)，同理，与裁切后中央透镜51另一相邻的裁切后偏移透镜53(如图6B)亦为透过相同的裁切方式而取得，待取得裁切后的透镜51、52及53再进一步进行拼接则会形成如图7所示的裁切后透镜拼接示意图，然而由该图中即可明确看出裁切后偏移透镜53、裁切后偏移透镜52与位于中央的裁切后中央透镜51的曲率半径(如550mm)系为相同；综上所述，藉由将上述的拼接式透镜5运用至本发明的检测设备系统，将可得到较大的检测尺寸及分布均匀的光斑(如图8)。

然而于本发明的实做中，该测试光源1可由一投影机或光源投射机所发出，而为了取得测试光源1不同的特性，该光源投射机于光源移动的路径中亦可增设滤镜，并藉此取得不同波长或频率的光线；另，由光源投射机所发出的测试光源1的出口端发散半角则建议以半角25度进行设置，而该滤镜与光源投射机的设置则建议以40mm为其间距；再者，于本发明的检测系统若因检测的需求而不需要于待测基板4进行聚焦，则可于拼接式透镜5的相对上方或下方安装扩散板，藉此，该测试光源1与待测基板4将不会形成聚焦。

简而言之，本发明主要系利用一透镜，并先行架设于仅具单一片透镜的检测系统，并实际量测该透镜所形成的光斑尺寸，而于待测基板上无余光的照射区的透镜部分即为裁切区，且剩余透镜边长则为光源的间隔距离，此外，量测待测基板上光源照射的光斑尺寸，即以该尺寸的边长或宽度为透镜拼接时的曲率中心点间距来计算，而最后再将裁减后的透镜进行拼接即可完成本发明的用于检测设备的透镜拼接方法及其系统。

再者，请参阅图9的利用偶数透镜拼接的示意图，当欲将偶数片(如两片)的透镜进行拼接时，系先决定两片透镜(如透镜54、55)的曲率中心间距S，且随之而来并将检测区域尺寸也固定为2S(2倍的曲率中心间距S)；此时，再将两片透镜54、55裁切于2A的宽度范围，最后再随着曲率中心间距S间进行平移裁切(如A’裁切方式)。

然而为了增加本发明的具体性，于上述说明所指的透镜系泛指一具集中光线或聚光特性的透镜，因此该透镜可为凸透镜或菲涅尔透镜(Fresnel lens)，而所谓菲涅尔亦指保留了凸透镜的曲面和弧度，并取消掉位于透镜中大量等厚度的玻璃，如此，该菲涅尔透镜不但具有一般凸透镜具聚光的特性外亦可以节省透镜的材料，因此在制作大型透镜时将具有体积轻薄的特点及优势。

是以，上述说明所运用的透镜裁切方式仅为本发明所列举的较佳实施例，因此举凡于液晶显示器中玻璃基板的检测、印刷电路基板及晶圆基板等领域中，用来检测组件基板的表面缺陷、表面微结构组织或是基板的表面电子零件接合检测等而运用到的拼接式透镜皆为本发明欲保护的范围；另，于拼接式透镜5中央位置所运用的裁切后中央透镜51，可因应待测基板4的大小而可设一组以上的裁切后中央透镜51，而与裁切后中央透镜51拼接的裁切后偏移透镜52、53亦可于该裁切后中央透镜51的水平或垂直方向设有一组以上的透镜，固举凡利用奇数个或偶数个透镜裁切而成的拼接式透镜来增加待测基板的检测区域皆为本发明欲保护的范围，此种简易修饰及等效结构变化，均应同理包含于本创作的专利范围内，合予陈明。

惟，以上所揭露者，仅是本发明的较佳实施例而已，自不能以此而局限本发明的专利范围，因此，举凡运用本发明的专利范围所做的均等变化与修饰，仍应包含于本发明所涵盖的专利范围内。

综上所述，本发明的用于检测设备的透镜拼接方法及其系统，确实能达到其功效及目的，故本发明诚为一实用性优异的发明，为符合发明专利的申请要件，诚符合产业利用性、新颖性及进步性，爰依法提出申请，盼  审委早日赐准本案，以保障发明人的辛苦发明，倘若钧局审委有任何稽疑，请不吝来函指示，发明人定当竭力配合，实感公便。

Claims (10)

1、一种用于检测设备的透镜拼接方法，尤指运用于检测基板中所使用的拼接式透镜，其特征在于，该透镜的拼接方法包括有：

将欲形成于拼接式透镜中央位置的透镜以原中心点进行裁切以形成中央透镜；

将欲与中央透镜拼接的透镜以中心点偏移的方式进行裁切以形成偏移透镜；及

将中央透镜与偏移透镜进行拼接以形成拼接式透镜。

2、如权利要求1所述的透镜拼接方法，其特征在于，该拼接式透镜具有一个以上的中央透镜或偏移透镜，且裁切后的偏移透镜与中央透镜的尺寸相同。

3、如权利要求1所述的透镜拼接方法，其特征在于，该偏移透镜与中央透镜间所形成的曲率半径小于中央透镜的宽度。

4、如权利要求1所述的透镜拼接方法，其特征在于，该透镜以中心点偏移进行裁切的方式为以透镜中心点为基准进行水平向或垂直向的位移。

5、一种检测设备的系统，尤指运用于玻璃基板、印刷电路基板或晶圆基板领域的检测系统，其特征在于，该系统主要包括有：

可发出测试光源的光源投射机；

可将光源投射机所发出的测试光源进行反射的反射镜；

具有将光线进行集中或聚焦特性的拼接式透镜；及

欲作为检验或测试的待测基板。

6、如权利要求5所述的检测设备系统，其特征在于，该拼接式透镜系由一个以上的裁切后的中央透镜及偏移透镜所构成，且透镜为奇数个或偶数个，而裁切后的偏移透镜与裁切后的中央透镜尺寸相同。

7、如权利要求6所述的检测设备系统，其特征在于，该裁切后的偏移透镜与中央透镜间所形成的曲率半径小于中央透镜的宽度。

8、如权利要求6所述的检测设备系统，其特征在于，该透镜为具集中光线或聚光特性的凸透镜或菲涅尔透镜。

9、一种用于检测设备的透镜拼接方法，尤指运用于检测基板中所使用的拼接式透镜，其特征在于，偶数个透镜的拼接方法包括有：

取得两片透镜间所形成的曲率中心间距；

取得两片透镜欲裁切于的宽度范围；

以上述曲率中心间距为基准并对两片透镜进行平移裁切；

将两片透镜进行拼接。

10、一种检测设备的系统，尤指运用于玻璃基板、印刷电路基板或晶圆基板领域的检测系统，该系统主要包括有可发出测试光源的光源投射机、可将光源投射机所发出的测试光源进行反射的反射镜、具有聚焦特性的拼接式透镜及一待测基板，其特征在于：藉由将一个以上裁切后的透镜进行拼接，将增加拼接式透镜的尺寸，并于该待测基板上形成分布均匀的光斑。

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