CN109781743A - 光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学检测方法，用以检测一透光对象上是否存在瑕疵，该光学检测方法包含：提供一光源模块及一影像撷取模块，透光对象配置于光源模块及影像撷取模块之间，光源模块提供光束以照射透光对象，其中影像撷取模块具有一受光轴；提供一遮光片并配置遮光片于光源模块及透光对象之间，以遮蔽该光源模块提供的部分光束；由影像撷取模块的其中一侧面观测，受光轴与遮光片的一侧缘之间的间隙距离的变动不大于±1mm。

Description

光学检测方法

技术领域

本发明是关于一种检测方法，特别是有关于一种用于检测透光对象瑕疵的光学检测方法。

背景技术

光学检测系统常应用于制造业中，其利用光学照明配合影像撷取来取得产品的表面状态，以检测产品表面是否存在有凹或凸的瑕疵；此为品质管理的一重要环节。

一般在对光学薄膜或板材进行瑕疵检测时，会将光源产生的所有光束全数地投射到待测对象以照亮待测对象，进而使瑕疵显像。然而，当待测对象为透光对象且厚度低于一预定值时，让光源产生的光束全数地投射到其上时，反而不利于缺陷显像。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光学检测方法，用以检测一透光对象上是否存在瑕疵，该光学检测方法包含如下步骤：提供一光源模块及一影像撷取模块，透光对象配置于光源模块及影像撷取模块之间，光源模块提供光束以照射透光对象，其中影像撷取模块具有一受光轴；提供一遮光片并配置遮光片于光源模块及透光对象之间，以遮蔽该光源模块提供的部分光束；其中，由影像撷取模块的其中一侧面观测，受光轴与遮光片的一侧缘之间的间隙距离的变动不大于±1mm。

本发明另提供一种光学检测方法，用以检测一透光对象上是否存在瑕疵；该光学检测方法包含如下步骤：提供一光源模块及一影像撷取模块，透光对象配置于光源模块及影像撷取模块之间，光源模块提供一光束以照射透光对象，影像撷取模块具有一受光轴；以及提供一遮光片，该遮光片具有一狭缝并配置该遮光片于光源模块及影像撷取模块之间，以遮蔽光源模块提供的部分光束；其中，由影像撷取模块的其中一侧面观测，受光轴贯穿遮光片非形成狭缝之处。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的光学检测装置的俯视图；

图2为本发明第一实施方式的光学检测装置的侧视图；

图3为本发明第一实施方式的光学检测装置的又一侧视图；

图4至图6分别为本发明第一实施方式的光学检测装置所撷取的瑕疵影像；

图7a为本发明第二实施方式的光学检测装置的侧视图；

图7b为本发明第三实施方式的光学检测装置的侧视图；

图7c为本发明第四实施方式的光学检测装置的侧视图；

图8为本发明第三或四实施方式的光学检测装置所撷取的瑕疵影像；

图9为本发明第五实施方式的光学检测装置的侧视图；

图10为本发明第五实施方式的遮光片的俯视图；

图11a、图12a、图13a、图14a、图15a、图16a、图17a、图18a、图19a、图20a、图21a、图22a及图23a分别为本发明第五实施方式的光学检测装置所撷取的瑕疵影像；

图11b、图12b、图13b、图14b、图15b、图16b、图17b、图18b、图19b、图20b、图21b、图22b及图23b分别为本发明第五实施方式的光学检测装置所撷取的瑕疵影像的光强度分布图；

图24a为使光源模块提供的光束全数地投射到透光对象时所撷取的瑕疵影像；

图24b为使光源模块提供的光束全数地投射到透光对象时所撷取的瑕疵影像的光强度分布图。

附图中的符号说明：

10光学检测装置；110光源模块；120影像撷取模块；130遮光片；131侧缘；132狭缝；134前缘；136后缘；30透光对象；I受光轴；△X受光轴与遮光片的侧缘之间的间隙距离；△Y1透光对象与遮光片之间的垂直距离；△Y2光源模块与遮光片之间的垂直距离。

具体实施方式

本发明揭示一种光学检测装置10，利用线扫描(line-scan)来检测透光对象30上是否存在有亮点、胶块或刮痕等瑕疵；前述的透光对象30可为背光板、导光板、触控薄膜基板、高密度涂膜均光板或偏光片等厚度介于0.1毫米(millimeter，缩写：mm)至0.25毫米的(光学)薄膜或(光学)板材。

请参见图1至图3所示，分别为本发明第一实施方式的光学检测装置的俯视图及不同视角的侧视图；其中，由图3右侧观看，可得到图2所绘示的光学检测装置10。在图1至图3中，光学检测装置10包含一光源模块110、一影像撷取模块120及一遮光片130；待检测的透光对象(以下称透光对象)30配置于光源模块110及影像撷取模块120之间，其可由图3的左侧进入光学检测装置10，沿着X轴向右移动并离开光学检测装置10。总而言之，光源模块110及影像撷取模块120配合构成一背光式光学检测装置。

在此要特别说明的是，在对透光对象30进行瑕疵检测时，可选择使透光对象30等速地由图3所示的光学检测装置10的左侧向右侧移动来执行检测程序，或者使得由图3左侧向右侧移动的透光对象30于光学检测装置10中定点停留来执行检测程序。其次，透光对象30可通过卷绕传输(Roll-to-Roll)由光学检测装置10的左侧向右侧移动来执行检测程序，或者透光对象30可以放置于透光承载台(图中未示)上，经透光承载台的带动而由光学检测装置10的左侧向右侧等速移动或定点停留来执行检测程序。

光源模块110提供一光束以照亮透光对象30。光源模块110可依据透光对象30或瑕疵的特性提供不同波长(或不同色温)的光源，例如红外光束、紫外光束或白光束。光源模块110可由发光二极管(Light Emitting Diode，缩写：LED)、小型灯泡、高周波荧光灯管来实现；其中，发光二极管及小型灯泡可沿着Z轴方向排列呈线性光源。

影像撷取模块120可为线性影像撷取模块，其具有一受光轴I并用以撷取穿透透光对象30的光束以供判断透光对象30上是否存在有瑕疵。影像撷取模块120可包含沿着Z轴方向呈线性排列的数个影像传感器及至少一镜头(图未示出)，每一影像传感器可为感光耦合组件(Charge-coupled Device，缩写：CCD)或互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，缩写：CMOS)组件来实现；镜头用以将透光对象30的影像聚焦于影像传感器。

遮光片130设置于光源模块110及透光对象30之间，用以避免光源模块110发出的光束全数地投射至透光对象30，以利于检测透光对象30上是否存在瑕疵。

在此要特别说明的是，本发明中的光学检测装置10主要用以检测厚度约0.1mm至0.25mm的透光对象30上是否存在有瑕疵，归因于透光对象30的厚度薄，光源模块110提供的光束能轻易地穿透透光对象30存在瑕疵及未存在瑕疵的地方，因此若让光源模块110提供的光束全数地投射到透光对象30(即光源模块110及透光对象30之间不存在遮光片130)，则难以由影像撷取模块120所撷取到的影像中观察到已存在的瑕疵，如图24a及图24b所示；其中，图24a及图24b分别为使光源模块110提供的光束全数地投射到透光对象30时的瑕疵影像及光强度分布图。在图24b中，瑕疵存在处的光强度几乎相同于非瑕疵存在处的光强度，因此难以观察到瑕疵的存在。换而言之，使光源模块110提供的光束全数地投射到透光对象30会让光学检测装置10的影像对比度下降。

为了解决前段所述问题，本发明以配置在光源模块110及透光对象30之间的遮光片130来遮蔽光源模块110提供的部分光束，可以减少投射至透光对象30的光束(即避免光源模块110提供的光束全数地投射至透光对象30)，有利于由影像撷取模块120所撷取的影像中轻易地观察到已存在的瑕疵，达到提高光学检测装置10的影像对比度的效果。图4为本发明第一实施方式的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像；与图24a所示的瑕疵影像相比，图4已可明显地观察到已存在于透光对象30上的瑕疵。

复参见图3所示；于Y轴上，遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2小于遮光片130与透光对象30之间的垂直距离△Y1，借此可提高影像对比度；其中，遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2越小，则光学检测装置10的影像对比度越高。举例来说，图5所示内容为遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2为2mm时，光学检测装置10所撷取的瑕疵影像，图6所示内容为遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2为12mm时，光学检测装置10所撷取的瑕疵影像。由图5及图6可以看出，在遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2为2mm时所测得的瑕疵影像对比度明显优于遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2为12mm的瑕疵影像对比度。

此外，影像撷取模块120的受光轴I与遮光片130的一侧缘131之间的间隙距离△X的变动不大于±1mm。举例来说，遮光片130可如图3所示配置以遮蔽受光轴I左侧的全数光束及受光轴I右侧的部分光束来提高瑕疵影像的对比度；当然，遮光片130也可如图7a所示配置以遮蔽受光轴I左侧的部分光束来提高瑕疵影像的对比度。

更具体言之，在图3中，遮光片130的侧缘131位于受光轴I的右侧，受光轴I贯穿遮光片130，以让遮光片130能够遮蔽受光轴I左侧的全数光束及受光轴I右侧的部分光束；再者，受光轴I与遮光片130的侧缘131之间的间隙距离△X可等于或小于1mm。在图7a中，遮光片130的侧缘131位于受光轴I的左侧，因此受光轴I没有贯穿遮光片130，这使得遮光片130能够遮蔽位于受光轴I左侧的部分光束；此外，受光轴I与遮光片130的侧缘131之间的间隙距离△X可等于或小于1mm。

在实际实施时，遮光片130的侧缘131也可如图7b所示位于受光轴I的左侧，以让受光轴I贯穿遮光片130来遮蔽受光轴I右侧的全数光束及受光轴I左侧的部分光束。当然，也不排除可让遮光片130的侧缘如图7c所示位于受光轴I的右侧来遮蔽受光轴I右侧的部分光束。在此要特别说明的是，不论是图7a或图7b所示的光学检测装置10，受光轴I与遮光片130的侧缘131之间的间隙距离△X可等于或小于1mm。

图7a所示的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像大致上与图3所示的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像相同。图7b所示的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像如图8所示。在此要特别说明的是，图4(至图6)及图8所示的瑕疵影像为图3及图7b所示的光学检测装置10撷取相同透光对象30上的瑕疵所形成的影像；换句话说，虽然图3(图7a)及图7b所示的光学检测装置10撷取的影像范围相同，但显像的方式不同。更具体言之，图4至图6所示的瑕疵影像呈凸出状，图8所示的瑕疵影像呈凹陷状。因此，在实际操作时，可依透光对象30及瑕疵的特性来选择让遮光片130的侧缘131是要如图3、图7a所示配置以至少遮蔽受光轴I左侧的部分光束，或者如图7b或图7c所示配置以至少遮蔽受光轴I右侧的部分光束。图7c所示的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像大致上与图7b所示的光学检测装置10所撷取的瑕疵影像相同。

请参见图9所示，为本发明第五实施方式的光学检测装置的侧视图。在图9中，光学检测装置10包含一光源模块110、一影像撷取模块120及一遮光片130；透光对象30配置于光源模块110及影像撷取模块120之间，遮光片130配置于光源模块110及透光对象30之间，用以避免光源模块110产生的光束全数地投射至透光对象30。

在对透光对象30进行瑕疵检测时，透光对象30可等速地由图9所示的光学检测装置10的左侧向右侧移动来执行检测程序；当然，也不排除可让透光对象30于光学检测装置10中定点停留来执行检测程序。

光源模块110可供产生白色光束以对透光对象30上的瑕疵进行检测；然而，在实际实施时，光源模块110可依据透光对象30或瑕疵的特性而投射不同波长的光束(例如：红外光束或紫外光束)来照亮透光对象30。

影像撷取模块120可为线性影像撷取模块，其具有一受光轴I并可由沿着Z轴排列的数个影像传感器(图未示出)所构成；影像撷取模块120用以撷取穿透透光对象30的光束以供判断透光对象30上是否存在有瑕疵。

遮光片130设置于光源模块110及透光对象30之间，且其上形成有一狭缝132(如图10所示)，以遮避光源模块110提供的部分光束来利于使存在于透光对象30上的瑕疵显像。遮光片130可例如呈矩形，其短边方向与X轴平行，长边方向与Z轴平行。狭缝132于X轴方向的长度(或称狭缝132于XY平面的宽度)可为1mm～3mm，且优选地，狭缝132于X轴方向的长度为1mm。其次，受光轴I贯穿遮光片130，并可例如是位于遮光片130在X轴方向形成有狭缝132的前缘134或后缘136以提高影像对比度。

本发明主要用以检测厚度介于0.1mm至0.25mm的透光对象。当光源模块110及透光对象30之间不存在遮光片130时(即以下表一中正常背光)，光源模块110提供的光束是全数地(100％)投射到透光对象30；归因于透光对象30的厚度薄，光束几乎无阻碍的穿透透光对象30存在瑕疵及不存在瑕疵的区域，因此难以由影像撷取模块120所撷取到的影像中观察到已存在的瑕疵。图24a及图24b分别为使光源模块110提供的光束全数地投射到透光对象30时的瑕疵影像及光强度分布图。在图24a及图24b中，瑕疵存在处及非存在瑕疵处的光强度分部几无分别，因此难以观察到瑕疵的存在。

为了解决前段所述问题，本发明以遮光片130来遮蔽光源模块110提供的部分光源，有利于由影像撷取模块120所撷取的影像中轻易地观察到已存在的瑕疵，达到提高光学检测装置10的影像对比度的效果。更具体言之，借由调整狭缝132于X轴方向的长度及受光轴I贯穿遮光片130的位置可大大地影响所撷取的瑕疵影像的对比度，并配合图11a至图23b说明如下；其中，图11a至图23b所示内容为对相同透光对象30的瑕疵进行影像撷取的结果。

请先参见图11a至图17b所示，分别为狭缝于X轴方向的投影长度为1mm时撷取的瑕疵影像图及光强度分布图。图11a及图11b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿狭缝132并与狭缝132的中心线重合时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图12a及图12b分别为在X轴上，受光轴I贯穿遮光片130，并位于形成有狭缝132处的前缘134时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图13a及图13b分别为在X轴上，受光轴I贯穿遮光片130，并位于形成有狭缝132处的后缘136时撷取的瑕疵影像及光强度分布图。由图11a至图13b可以看出，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134(即图12a及图12b所示)及后缘136(即图13a及图13b所示)时撷取的瑕疵影像的对比度明显高于受光轴I与狭缝132的中心线重合(即图11a及图11b所示)时的对比度。

图14a及图14b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130，并与其前缘134之间的距离为0.5mm时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图15a及图15b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130，并与其后缘136之间的距离为0.5mm时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图16a及图16b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130，并与其前缘134之间的距离为1mm时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图17a及图17b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130，并与其后缘136之间的距离为0.5mm时撷取的瑕疵影像及光强度分布图。由图14a、15a、16a及17a所示内容虽然难以观察出已存在的缺陷，但由图14b、15b、16b及17b可看出对比度较佳；换而言之，虽然由人眼难以辨识已存在的缺陷，然由微处理器或其它图像处理单元可轻意辨识已存在的缺陷。

请参见图18a至图20b所示，分别为狭缝132于X轴方向的长度为2mm时撷取的瑕疵影像图及光强度分布图。图18a及图18b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130，并与狭缝132的中心线重合时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图19a及图19b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图20a及图20b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130的后缘136时撷取的瑕疵影像及光强度分布图。由图18a至图20b可以看出，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134(即图19a及图19b所示)及后缘136(即图20a及图20b所示)时撷取的瑕疵影像的对比度明显高于受光轴I与狭缝132的中心线重合(即图18a及图18b所示)时的对比度。

再者，相比于图11a至图13b所示，图18a至图20b中虽然仍可以观察到已存在的瑕疵，但图18a至图20b所示内容的对比度明显较图11a至图13b所示内容的对比度差。

请参见图21a至图23b所示，分别为狭缝132于X轴方向的长度为3mm时撷取的瑕疵影像图及光强度分布图。图21a及图21b分别为在X轴方向，受光轴I与狭缝132的中心线重合时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图22a及图22b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134时撷取的瑕疵影像及光强度分布图；图23a及图23b分别为在X轴方向，受光轴I贯穿遮光片130的后缘136时撷取的瑕疵影像及光强度分布图。由图21a至图23b可以看出，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134(即图22a及图22b所示)及后缘136(即图23a及图23b所示)时所撷取的瑕疵影像的对比度明显高于受光轴I与狭缝132的中心线重合(即图21a及图21b所示)时所撷取的瑕疵影像的对比度。再者，相比于图18a至图21b所示，在图21a至图23b中，仅有图22a及图22b尚可以观察到已存在的瑕疵，但其对比度明显较图18a至图20b所示内容的对比度差。

下表一整理出图9第五实施方式详细的检测数据。

由表一可以得知，受光轴I贯穿遮光片130的前缘134、后缘136或距离遮光片130的前缘134、后缘136预定距离得到的影像对比度明显高于受光轴I与狭缝132的中心线重合时的影像对比度。再者，狭缝132于X轴方向的长度为1mm的影像对比度高于狭缝132于X轴方向的长度为2mm或3mm的影像对比度。

参见图9所示，于Y轴上，遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2小于遮光片130与透光对象30之间的垂直距离△Y1，借此可提高影像对比度；其中，遮光片130与光源模块110之间的垂直距离△Y2越小，则光学检测装置10的影像对比度越高。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的申请专利范围所界定为准。

Claims (10)

1.一种光学检测方法，用以检测一透光对象上是否存在瑕疵，其特征在于，所述光学检测方法包含：

提供一光源模块及一影像撷取模块，所述透光对象配置于所述光源模块及所述影像撷取模块之间，所述光源模块提供光束以照射所述透光对象，其中所述影像撷取模块具有一受光轴；提供一遮光片；以及

配置所述遮光片，使所述遮光片位于所述光源模块及所述透光对象之间，以遮蔽所述光源模块提供的部分光束，其中，由所述影像撷取模块的其中一侧面观测，所述受光轴与所述遮光片的一侧缘之间的间隙距离的变动不大于±1mm。

2.如权利要求1所述的光学检测方法，其特征在于，还包含：配置所述遮光片，使所述遮光片与所述光源模块之间的垂直距离小于所述遮光片与所述透光对象之间的垂直距离。

3.如权利要求1所述的光学检测方法，其特征在于，其中由所述侧面观测，所述遮光片经配置以至少遮蔽所述受光轴左侧或右侧的部分光束。

4.如权利要求3所述的光学检测方法，其特征在于，其中所述受光轴贯穿所述遮光片。

5.一种光学检测方法，用以检测一透光对象上是否存在瑕疵，其特征在于，所述光学检测方法包含：

提供一光源模块及一影像撷取模块，所述透光对象配置于所述光源模块及所述影像撷取模块之间，其中所述光源模块提供一光束，所述影像撷取模块具有一受光轴；

提供一遮光片，所述遮光片具有一狭缝；以及

配置所述遮光片，使所述遮光片位于所述光源模块及所述影像撷取模块之间，由所述影像撷取模块的其中一侧面观测，所述受光轴贯穿所述遮光片，以遮蔽所述光源模块提供的部分光束。

6.如权利要求5所述的光学检测方法，其特征在于，还包含：配置所述遮光片，使所述遮光片与所述光源模块之间的垂直距离小于所述遮光片与所述透光对象之间的垂直距离。

7.如权利要求5所述的光学检测方法，其特征在于，其中所述受光轴贯穿所述遮光片形成有所述狭缝的一前缘或一后缘。

8.如权利要求7所述的光学检测方法，其特征在于，其中所述受光轴与所述遮光片的所述前缘或所述后缘之间的距离为1～3mm。

9.如权利要求5所述的光学检测方法，其特征在于，其中所述狭缝的宽度越窄，所述影像撷取模块的分辨率越高。

10.如权利要求5所述的光学检测方法，其特征在于，其中所述狭缝的宽度为1～3mm。