JP6309491B2 - 光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置及びその方法に関し、特に、デジタル信号処理(Digital Signal Process，DSP)方法により光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置及びその方法に関する。

現在、液晶ディスプレイ(liquid-crystal device，LCD)、プラズマディスプレイパネル(plasma display panel，PDP)、有機発光ダイオード(organic light-emitting diode，OLED)、デジタルカメラ、スマートフォン等のディスプレイパネルを用いる産業では、ガラスを使用し、各種ディスプレイの基板とし、且つ各種ガラスは、比較的薄い基板の形態で製造技術中に広く利用されている。また、シリコンチップの接着（bonding)、ＭＥＭＳ(micro electro mechanical systems)、光ファイバー装置(fiber optics device)の微小電気機械システム、生物製薬(Bio-medical)分野、マイクロミラー(micro mirror)、偏光ビームスプリッタ（polarized beam splitter）、ダイクロイックフィルタ(dichroic filter)の基板、マイクロガラスブロック（micro glass-block）とレンズ、ＤＶＤ、継続的データ保護（continuous data protection，CDP）等の読み取りヘッド（pick-up）プリズム等の分野においても、各種規格のガラス基板を使用している。

また、上記各種半導体プロセス装置、精密機械、ディスプレイ装置のハイテク産業において、何れも微小化、精密化及びナノミクロンオーダーの方向へ前進しているので、精密機械分野の測定機器、製造技術、整合技術の発展において、ガラス基板の厚さ検出関連技術は、非常に重要である。

現在のガラス基板の厚さ検出技術において、光の波長を利用してガラスの厚さを求め、精密機械分野の測定要求を達成している。但し、波長を使用してガラスの厚さの従来技術においては、設置が困難であり、且つ必要な精密機器のコストが高く、故に依然として唯一の最良技術ではない。

一方で、レーザ光は、高い強度、高い方向性等の特性を有し、現在もレーザ装置を利用してガラスの厚さを測定する技術があるが、該技術は、通常、複数組のレーザ光源、複数組のガラス基板及び複数組の電荷結合素子(charge-coupled device，CCD)カメラ検出装置を利用して測定を行っており、高コストの問題を有し、且つ即時検出の目的を達成することができない。

特開２００９−２８２０４６号公報

従って、ガラス基板の厚さ検出技術にとって、構造が精巧で簡潔なレーザ光を使用したガラス基板の厚さ検出装置及びその方法を提供することができれば、検出装置のコストを大幅に低減することができ、且つ即時測定の目的を達成することができ、これが解決すべき問題となっている。

上記従来技術の欠陥に鑑み、本発明が提供する光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置は、レーザ光を発射するレーザ装置と、第１表面及び第２表面を有し、該レーザ光を受け、且つ該第１表面に第１レーザビーム点を発生し、該第２表面に第２レーザビーム点を発生し、そのうち、該レーザ光は、該第１レーザビーム点に第１反射ビーム及び該第２レーザビーム点に第２反射ビームを発生するガラス基板と、該第１反射ビーム及び該第２反射ビームを受ける電荷結合素子カメラ検出装置と、を含み、そのうち、該第１レーザビーム点に第１点面積を有し、該第２レーザビーム点に第２面積を有し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、該第１反射ビーム及び該第２反射ビームにより該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対しているかを判断し、該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対していない場合、該第１点面積及び該第２点面積の相対後にガラス距離数を発生し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及び該ガラス距離数により該ガラス基板の厚さ値を獲得する。

好ましくは、該解析度値は、２．５〜２．７μｍである。

好ましくは、該電荷結合素子カメラ検出装置は、デジタル信号処理方法によって該解析度値及び該ガラス距離数の乗算を計算する。

好ましくは、該レーザ光は、高単色性、高方向性、高強度及び高干渉性の特性を有する。

好ましくは、該第１点面積、該第２点面積及び該ガラス距離数の単位がピクセルである。

また、本発明は、以下の工程を含む光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法も提供する。
第１工程：レーザ装置によりレーザ光をガラス基板に発射し；
第２工程：該ガラス基板は、該レーザ光を受け、且つ該ガラス基板の第１表面に第１レーザビーム点を発生し、該ガラス基板の第２表面に第２レーザビーム点を発生し、該レーザ光は、該第１レーザビーム点に第１反射ビームを発生し、該第２レーザビーム点に第２反射ビームを発生し；
第３工程：電荷結合素子カメラ検出装置により該第１反射ビーム及び該第２反射ビームを受け、そのうち、該第１レーザビーム点は、第１点面積及び該第２レーザビーム点は、第２点面積を有し；
第４工程：該電荷結合素子カメラ検出装置は、該第１反射ビーム及び該第２反射ビームにより該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対しているかを判断し；
第５工程：該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対してない場合、該第１点面積及び該第２点面積が相対した後にガラス距離数を発生し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及び該ガラス距離数により、該ガラス基板の厚さ値を獲得する。

好ましくは、該解析度値は、２．５〜２．７μｍである。

好ましくは、第４工程において、該電荷結合素子カメラ検出装置は、デジタル信号処理方法によって該解析度値及び該ガラス距離数の乗算を計算する。

好ましくは、第１工程において、該レーザ光は、高単色性、高方向性、高強度及び高干渉性の特性を有する。

好ましくは、第４工程及び第５工程において、該第１点面積、該第２点面積及び該ガラス距離数の単位がピクセルである。

本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法の電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及びガラス距離数により該ガラス基板の厚さ値を得ることができる。言い換えれば、本発明は、結構が比較的精巧で簡潔且つ高精度なレーザ光を使用したガラス基板厚さ検出装置を提供することができ、検出機器のコストを大幅に低減し、検出速度を大幅に加速させ、且つ即時測定の目的を達成することができる。

本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置の構造図である。 本発明の第１レーザビーム点Ｐ１及び第２レーザビーム点Ｐ２の間の関係の説明図である。 本発明のビーム変位とレーザビーム面積との間の関係のＸ−Ｙ軸曲線図である。 本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方向のフロー図である。

本発明のその他の目的、利点及び特徴は、以下の本発明の詳細範例に図面を併せて理解することができる。

各図を併せて閲覧する時、本発明の好適な範例の要約及び詳細な説明を更に理解することができる。本発明の説明の目的を達成する為、各図に好適な各範例を示すが、本発明は、示される精確な配置方式及び設備装置に限定するものではない。

本発明の図面が示す範例を詳細に参照する。全ての図面は、できる限り同一の部材符号により同一又は類似の部分を表す。注意すべき点として、図面は、簡易化して形式的に示され、精確な比率で製図されるものではない。

図１は、装置の構造図であり、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置を説明することに用いる。図１を参照し、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置は、レーザ装置１と、ガラス基板２と、電荷結合素子カメラ検出装置３と、を含む。レーザ装置１は、レーザ光Ｌ１を発し、レーザ光Ｌ１は、高単色性を有し、高方向性、高強度及び高干渉性の特性を有する。ガラス基板２は、第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を有し、ガラス基板２は、レーザ光Ｌ１を有し、第１表面Ｓ１に第１レーザビーム点Ｐ１を発生し、第２表面Ｓ２に第２レーザビーム点Ｐ２を発生し、そのうち、レーザ光Ｌ１は、第１レーザビーム点Ｐ１に第１反射ビームＲ１を発生し、第２レーザビーム点Ｐ２に第２反射ビームＲ２を発生する。電荷結合素子カメラ検出装置３は、第１反射ビームＲ１を受け、第２反射ビームＲ２を受ける。そのうち、第１レーザビーム点Ｐ１及び第２レーザビーム点Ｐ２は、任意の２点であり、特に指定しない。本発明は、第１レーザビーム点Ｐ１、第２レーザビーム点Ｐ２、第１反射ビームＲ１及び第２反射ビームＲ２にデジタル信号処理（ＤＳＰ）の方法を合わせることによって、第１レーザビーム点Ｐ１、第２レーザビーム点Ｐ２の２点の信号の間のガラス距離数を測定し、更に、測定したガラス距離数及び解析度値によりガラスの厚さ値Ｔを算出する。

図２は、説明図であり、本発明の第１レーザビーム点Ｐ１及び第２レーザビーム点Ｐ２の間の関係を説明することに用いる。図１及び図２を同時に参照し、レーザ装置１は、レーザ光Ｌ１を発し、第１表面Ｓ１に第１レーザビーム点Ｐ１を発生し、第２表面Ｓ２に第２レーザビーム点Ｐ２を発生した後、ガラス基板２の上方からＸ軸方向に沿って俯瞰する時、第１レーザビーム点Ｐ１及び第２レーザビーム点Ｐ２を見出すことができ、且つ第１レーザビーム点Ｐ１は、第２レーザビーム点Ｐ２の下方に位置する。本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置において、第１レーザビーム点Ｐ１は、第１点面積Ａ１を有し、第２レーザビーム点Ｐ２は、第２点面積Ａ２を有し、本発明の実施例において、第１点面積Ａ１は、２４００ピクセル(pixels)であり、且つ第１点面積Ａ１は、第２点面積Ａ２より大きい。

本発明において、第１レーザビーム点Ｐ１をＸ軸方向に沿って移動し、第１レーザビーム点Ｐ１と第２レーザビーム点Ｐ２は、第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２において相対し、移動の過程において、電荷結合素子カメラ検出装置３は、第１反射ビームＲ１及び第２反射ビームＲ２により第１点面積Ａ１及び第２点面積Ａ２の位置が相対しているかを判断し、第１点面積Ａ１及び第２点面積Ａ２の位置は、相対していない場合、第１点面積Ａ１及び第２点面積Ａ２が相対した後にガラス距離数Ｄ１を発生し、電荷結合素子カメラ検出装置３は、解析度値及びガラス距離数Ｄ１により該ガラス基板の厚さ値Ｔを獲得する。本発明の実施例において、該解析度値は、２．７μｍであり、本発明のもう１つの実施例において、該解析度値は、２．５〜２．７μｍの間の任意の１つの数値である。同時に、本発明の実施例において、電荷結合素子カメラ検出装置３は、デジタル信号処理(DSP)方法により該解析度値にガラス距離数Ｄ１を乗算して該ガラス基板の該厚さ値Ｔを獲得し、即時(Real-time)処理の目的を達成し、もう１つの実施例において、電荷結合素子カメラを単独使用することができ、電荷結合素子カメラを別途処理終端に接続し、該処理終端にデジタル信号処理(DSP)方法を介して該解析度値及びガラス距離数Ｄ１を処理させ、該ガラス基板の該厚さ値Ｔを獲得し、即時(Real-time)処理の目的を達成する。

本発明が解析度値とガラス距離数Ｄ１によりガラス基板の厚さ値Ｔを得ることができることを証明する為、本発明は、２組のデータにより解析度値とガラス距離数Ｄ１の間の関係を説明する。本項の実験は、ＤＳＰ方法を用いて即時（Real-time）のガラス基板測定厚さの計算を実現する。この実験過程で用いる２枚のガラスは、それぞれ先に測定したそれらの厚さが１．００ｍｍと１．０１ｍｍであり、そのガラスの厚さの差は、１０μｍである。本発明の実験１は、ガラス基板の厚さが１．００ｍｍである方に対して測定を行う。実験２は、ガラス基板の厚さが１．０１ｍｍである方に対して測定を行う。

図３は、Ｘ−Ｙ軸曲線図であり、本発明のビーム変位とレーザビーム面積の間の関係を説明することに用いる。図１、図２、図３を同時に参照し、実験を行う過程において、電荷結合素子カメラ検出装置３は、第１レーザビーム点Ｐ１、第２レーザビーム点Ｐ２、第１反射ビームＲ１及び第２反射ビームＲ２にＤＳＰを組み合わせて第１レーザビーム点Ｐ１と第２レーザビーム点Ｐ２の面積差を計算し、最後に、計算結果をレーザビーム面積-ビーム変位Ｘ−Ｙ軸曲線図に変換し、図３に示すように、そのうち、第１点面積Ａ１は、２４００ピクセル(pixels)である。本発明の実験において、第１レーザビーム点Ｐ１の第１点面積Ａ１は、第２レーザビーム点Ｐ２の第２点面積Ａ２と相対する為に徐々に上へ移動する時、第１レーザビーム点Ｐ１が第２レーザビーム点Ｐ２と重なり合っていないので、電荷結合素子カメラ検出装置３が重なり合った後の面積をまだ計算することができず、この時、第１レーザビーム点Ｐ１の曲線の変化は、２４００ピクセル（ pixels）を維持する。第１レーザビーム点Ｐ１がガラス距離数Ｄ１だけ移動した後、第１レーザビーム点Ｐ１の第１点面積Ａ１は、第２レーザビーム点Ｐ２の第２点面積Ａ２と相対し、この時、曲線は、変化し、且つ変位が３７７ピクセル（pixels）の位置に位置し、図３の曲線の変化の状況のようになり、従って、ガラス距離数Ｄ１が３７７ピクセル（pixels）であることを得ることができる。

本発明の実験１と実験２が上記の繰り返し実施を経た後に、表１のデータを得ることができ、以下のとおりである。

表１から分かるように、ガラス基板の厚さが１．００ｍｍである時(実験１)、第１レーザビーム点Ｐ１の第１点面積Ａ１は、３７７ ピクセル（pixels）移動して初めて第２レーザビーム点Ｐ２の第２点面積Ａ２と相対することができ、ガラス基板の厚さが１．０１ｍｍである時(実験２)、第１レーザビーム点Ｐ１の第１点面積Ａ１が３７３ピクセル（pixels）移動して初めて第２レーザビーム点Ｐ２の第２点面積Ａ２と相対することができる。上記データを得た後、本発明は、データに対して処理を行い、実験１において、計算各ピクセルが対応するガラス基板の厚さを計算すると、(1.00・1000)/377=2.68(μm/pixel)である。同様に、実験２において、各ピクセルが対応するガラス基板の厚さを計算すると、(1.01・1000)/373=2.707(μm/pixel)であり、従って、最後に本発明の解析度値が２．７μｍであることを得ることができる。また、表1中の実験１と実験２の結果からガラスの厚さの差が４ピクセル（pixels）であることを観察することができ、この実験結果は、変更されることができるものであり、これは、なぜならば、電荷結合素子カメラ検出装置３は、調整されることができ、更にＤＳＰを変更してレーザビームのピクセル（pixel）数を計算することができるからである。

上記実験１、２から証明できるように、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置の電荷結合素子カメラ検出装置３は、解析度値とガラス距離数Ｄ１により該ガラス基板の厚さ値Ｔを得ることができる。言い換えれば、本発明は、構造が精巧で簡潔であり、高精度なレーザ光を使用したガラス基板厚さ検出装置を提供することができ、検出機器のコストを大幅に低減し、検出速度を大幅に加速させ、且つ即時測定の目的を達成することができる。

一方で、本発明は、光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法を提供し、図４は、フロー図であり、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法を説明することに用いる。図４を参照し、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法は、工程４１〜４５を含み、それぞれ以下である。工程４１：レーザ装置によりレーザ光をガラス基板に発射する。工程４２：該ガラス基板が該レーザ光を受け、且つ於該ガラス基板の第１表面に第１レーザビーム点を発生し、該ガラス基板の第２表面に第２レーザビーム点を発生し、該レーザ光は、該第１レーザビーム点に第１反射ビームを発生し、該第２レーザビーム点に第２反射ビームを発生する。工程４３：電荷結合素子カメラ検出装置により該第１反射ビーム及び該第２反射ビームを受け、そのうち、該第１レーザビーム点に第１点面積を有し、該第２レーザビーム点に第２点面積を有する。工程４４：該電荷結合素子カメラ検出装置は、該第１反射ビーム及び該第２反射ビームにより該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対しているかを判断する。工程４５：該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対していない場合、該第１点面積と該第２点面積が相対した後にガラス距離数を発生し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及び該ガラス距離数により該ガラス基板の厚さ値を得る。

同様に、上記光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法から分かるように、本発明の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法の電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及びガラス距離数により該ガラス基板の厚さ値を得ることができる。言い換えれば、本発明は、結構が比較的精巧で簡潔且つ高精度なレーザ光を使用したガラス基板厚さ検出装置を提供することができ、検出機器のコストを大幅に低減し、検出速度を大幅に加速させ、且つ即時測定の目的を達成することができる。

本発明の代表的範例を説明する時、本明細書は、本発明の該方法及び／又はプログラムを特定順序の工程として操作することを既に提示している。但し、某種程度において、該方法又はプログラムは、ここで提示する特定順序の工程に依存するものではなく、該方法又はプログラムは、前記特定の工程順序に制限するものではない。当業者であれば、その他の工程順序も行うことができることを理解することができる。従って、本明細書で提示する特定順序の工程は、特許請求の範囲に対する制限としてみなされるべきではない。また、本発明の方法及び／又はプログラムの特許請求範囲は、提示する順序中の工程の効能に限定されるべきではなく、当業者は、該順序が変更可能であり、且つ依然として本発明の精神及び範囲内に維持されることを即座に理解することができる。

１ レーザ装置
２ ガラス基板
３ 電荷結合素子カメラ検出装置
４１〜４５ 工程
Ａ１ 第１点面積
Ａ２ 第２点面積
Ｄ１ ガラス距離数
Ｌ１ レーザ光
Ｐ１ 第１レーザビーム点
Ｐ２ 第２レーザビーム点
Ｒ１ 第１反射ビーム
Ｒ２ 第２反射ビーム
Ｓ１ 第１表面
Ｓ２ 第２表面
Ｔ 厚さ値

Claims (10)

1. レーザ光を発射するレーザ装置と、
   第１表面及び第２表面を有し、該レーザ光を受け、且つ該第１表面に第１レーザビーム点を発生し、該第２表面に第２レーザビーム点を発生し、そのうち、該レーザ光は、該第１レーザビーム点に第１反射ビーム及び該第２レーザビーム点に第２反射ビームを発生するガラス基板と、
   該第１反射ビーム及び該第２反射ビームを受ける電荷結合素子カメラ検出装置と、
   を含み、
   そのうち、該第１レーザビーム点に第１点面積を有し、該第２レーザビーム点に第２点面積を有し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、前記第１レーザビーム点を前記第２レーザビーム点に向けて移動させて該第１反射ビーム及び該第２反射ビームにより該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対しているかを判断し、該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対していない場合、前記第１レーザビーム点を前記第２レーザビーム点に向けて移動させた結果として該第１点面積及び該第２点面積が相対した後に前記第１レーザビーム点が移動した移動距離であるガラス距離数を発生し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及び該ガラス距離数により該ガラス基板の厚さ値を獲得する光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置。
2. 前記解析度値は、２．５〜２．７μｍである請求項１に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置。
3. 前記電荷結合素子カメラ検出装置は、デジタル信号処理方法によって該解析度値及び該ガラス距離数の乗算を計算する請求項１に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置。
4. 前記レーザ光は、高単色性、高方向性、高強度及び高干渉性の特性を有する請求項１に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置。
5. 前記第１点面積、該第２点面積及び該ガラス距離数の単位がピクセルである請求項１に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する装置。
6. 以下の工程を含む光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法：
   第１工程：レーザ装置によりレーザ光をガラス基板に発射し；
   第２工程：該ガラス基板は、該レーザ光を受け、且つ該ガラス基板の第１表面に第１レーザビーム点を発生し、該ガラス基板の第２表面に第２レーザビーム点を発生し、該レーザ光は、該第１レーザビーム点に第１反射ビームを発生し、該第２レーザビーム点に第２反射ビームを発生し；
   第３工程：電荷結合素子カメラ検出装置により該第１反射ビーム及び該第２反射ビームを受け、そのうち、該第１レーザビーム点は、第１点面積及び該第２レーザビーム点は、第２点面積を有し；
   第４工程：該電荷結合素子カメラ検出装置は、前記第１レーザビーム点を前記第２レーザビーム点に向けて移動させて該第１反射ビーム及び該第２反射ビームにより該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対しているかを判断し；
   第５工程：該第１点面積及び該第２点面積の位置が相対してない場合、前記第１レーザビーム点を前記第２レーザビーム点に向けて移動させた結果として該第１点面積及び該第２点面積が相対した後に前記第１レーザビーム点が移動した移動距離であるガラス距離数を発生し、該電荷結合素子カメラ検出装置は、解析度値及び該ガラス距離数により、該ガラス基板の厚さ値を獲得する。
7. 前記第５工程において、該解析度値は、２．５〜２．７μｍである請求項６に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法。
8. 前記第４工程において、該電荷結合素子カメラ検出装置は、デジタル信号処理方法によって該解析度値及び該ガラス距離数の乗算を計算する請求項６に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法。
9. 前記第１工程において、該レーザ光は、高単色性、高方向性、高強度及び高干渉性の特性を有する請求項６に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法。
10. 前記第４工程及び前記第５工程において、該第１点面積、該第２点面積及び該ガラス距離数の単位がピクセルである請求項６に記載の光電ガラス基板を高精度に即時識別する方法。

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