TW202244487A - 螢光影像檢測系統及螢光檢測方法 - Google Patents

螢光影像檢測系統及螢光檢測方法 Download PDF

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Abstract

一種用以檢測一待測物的螢光影像的螢光影像檢測系統。螢光影像檢測系統包括一激發光源、一面掃描影像擷取裝置、一濾光模組以及一控制器。激發光源產生一激發光至待測物上的至少一個照射區域上，使待測物產生螢光。面掃描影像擷取裝置接收自待測物上的螢光，以獲得待測物的螢光影像。濾光模組耦合於面掃描影像擷取裝置與待測物之間，以濾除激發光，並使螢光通過濾光模組。控制器耦合至面掃描影像擷取裝置，以接收並檢測螢光影像。一種螢光檢測方法亦被提出。

Description

螢光影像檢測系統及螢光檢測方法
本發明是有關於一種檢測系統及檢測方法，且特別是有關於一種螢光影像檢測系統及螢光檢測方法。
在傳統的可見光檢測技術中，高反射率或高穿透率的材質不易良好地被可見光檢測呈現。例如，待測物中存在金屬等高反射率的材質，使得檢測結果容易發生誤判。或者是，透明膠體在可見光檢測中不易明顯地被呈現。
螢光是一種物體吸收短波長的激發光而發出長波長的出射光的現象。而螢光檢測利用待測物內的有機物來產生螢光，可提供更高的檢測品質，因此成為自動光學檢測（Automated Optical Inspection, AOI）的選項之一。例如，透明膠體可透過膠體照射激發光後所產生的螢光來明確凸顯其樣貌。
然而，由於螢光是種相當微弱的光源，在工業檢測之高產速需求下很難量產。而且，若為了提高螢光的強度而提高激發光的照射強度或時間，反而會導致光致褪色（Photobleaching）的效應，進而損害待測物。
本發明提供一種螢光影像檢測系統及螢光檢測方法，其能在避免光致褪色的情況下，提高螢光檢測效果。
本發明的一實施例提供一種用以檢測一待測物的螢光影像的螢光影像檢測系統。螢光影像檢測系統包括一激發光源、一面掃描影像擷取裝置、一濾光模組以及一控制器。激發光源產生一激發光至待測物上的至少一個照射區域上，使待測物產生螢光。面掃描影像擷取裝置接收自待測物上的螢光，以獲得待測物的螢光影像。濾光模組耦合於面掃描影像擷取裝置與待測物之間，以濾除激發光，並使螢光通過濾光模組。控制器耦合至面掃描影像擷取裝置，以接收並檢測螢光影像。
本發明的一實施例提供一種螢光檢測方法，其包括以下步驟。基於一待測物，於待測物上定義至少一個照射區域。根據至少一個照射區域，對應地設定至少一個照射區域的能量累積閥值。以一激發光源照射待測物上的至少一個照射區域，使待測物產生螢光。透過螢光，影像檢測待測物。其中，於至少一個照射區域所累積的能量達到能量累積閥值時，停止以激發光源照射照射區域。
基於上述，在本發明的一實施例中，由於螢光影像檢測系統及螢光檢測方法根據能量累積閥值來控制激發光照射待測物的照射區域的時間，因此，螢光影像檢測系統及螢光檢測方法能在避免光致褪色的情況下，提高螢光檢測效果。而且，由於使用大面陣列的面掃描影像擷取裝置，相對於採用線陣列影像感測器，本發明實施例的螢光影像檢測系統可做到高速檢測的要求。
請參考圖1-3，本發明的一實施例的螢光影像檢測系統100用以檢測一待測物S的螢光影像。螢光影像檢測系統100包括一激發光源110、一面掃描影像擷取裝置120、一濾光模組140A以及一控制器130。在本實施例中，包含但不限於，待測物S例如是印刷電路板、晶圓或其他含有有機物的物體，且有機物例如是印刷電路板上的透明膠體或晶圓上的汙染物。
在本實施中，激發光源110用以發出激發光EL。激發光源110可為發光二極體（light-emitting diode, LED）光源、雷射二極體（Laser Diode）光源或其他合適的光源。激發光EL可為紫外光、藍光、白光或其他色光。在本實施中，激發光源110產生激發光EL至待測物S的至少一個照射區域IR上，使待測物S產生螢光F。舉例來說，待測物S可將紫外光轉換為藍光或可將藍光轉換為綠光，但本發明不以此為限。
在本實施例中，面掃描影像擷取裝置120接收自待測物S上的螢光F，以獲得待測物S的螢光影像。面掃描影像擷取裝置120可為互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS）、電荷耦合元件（charge coupled device, CCD）或光電二極體（photodiode）等光感測器，但本發明不以此為限。
在一實施例中，控制器130例如是包括中央處理單元（central processing unit, CPU）、微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor, DSP）、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置（programmable logic device, PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，控制器130的各功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶單元中，由控制器130來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，控制器130的各功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作控制器130的各功能。
在本實施例中，控制器130耦合至激發光源110或耦合至面掃描影像擷取裝置120，以接收並檢測螢光影像。控制器130控制激發光源110在能量累積閥值內持續發出激發光EL，並於照射區域IR所累積的能量達到能量累積閥值時，停止以激發光源110照射照射區域IR。在本實施例中，停止以激發光EL照射照射區域IR的方式例如是關閉激發光源110。或者是，在激發光EL的傳遞路徑上設置光圈，且控制器130控制光圈來使照射區域IR被激發光EL照射或停止被照射。
於一實施例中，以待測物S是光阻為例，包含但不限於，有機物為酚醛樹脂。照射區域IR例如是待測物S上的10 mm 2大小的區域。以激發光EL為近紫外光照射至照射區域IR，約在能量累積至50 mj/mm 2後會發生光致褪色。若激發光EL以每秒10 mj/mm 2強度照射至照射區域IR，此能量累積可對應為5秒。也就是說，累積照射約在5秒後可能會使待測物S的照射區域IR上的有機物發生光致褪色。在本實施例中，包含但不限於，可設定發生光致褪色的能量80%作為能量累積閥值。
在本實施例中，面掃描影像擷取裝置120的畫素例如是14,000×10,000；因此，面掃描影像擷取裝置120相較於一般線陣掃描而言，有10000倍的曝光時間可利用。在一實施例中，面掃描影像擷取裝置120的總畫素可為工藝的上限。而且，可藉由提高面掃描影像擷取裝置120的曝光時間來提高訊躁比，例如面掃描影像擷取裝置120的曝光時間可提高至約大於等於能量累積閥值所對應的時間。因此，在螢光通常是微弱光源的情況下，藉由採用大面陣列的面掃描影像擷取裝置，並藉由提高曝光時間，相對於採用線陣列影像感測器，本發明實施例的螢光影像檢測系統100可做到高速檢測的要求。
在本實施例中，激發光源110包括多個照射方向不同的導光光纖光源。如圖2所示，利用導光光纖光源於四個對角的方向將激發光EL照射至待測物S上。如此，除了可提供均勻光源，並可提升供給螢光所需的能量。於另一實施例，激發光源可包含一環型光源。
在本實施例中，螢光影像檢測系統100更包括一濾光模組140A。濾光模組140A耦合於面掃描影像擷取裝置120與待測物S之間，且用以濾除激發光EL，並使螢光F通過濾光模組140A。在一實施例，螢光影像檢測系統100更包括另一濾光模組140B。濾光模組140B在激發光EL的傳遞路徑上耦合於激發光源110與待測物S之間，以使激發光EL通過，並使其餘色光被過濾。
在一實施例中，螢光影像檢測系統100更包括分光鏡200。分光鏡200用以使激發光EL反射，並使螢光F穿透。分光鏡200在激發光EL的傳遞路徑上耦合於濾光模組140B與待測物S之間，在螢光F的傳遞路徑上耦合於濾光模組140A與待測物S之間。
在一實施例中，螢光影像檢測系統100更包括物鏡300。分光鏡200設置於物鏡300與濾光模組140A之間。
在本實施例中，螢光影像檢測系統100更包括變倍鏡頭400。控制器130與變倍鏡頭400耦合，使螢光影像檢測系統100可針對待測物S的型態調整鏡頭的放大率。
在本實施例中，螢光影像檢測系統100更包括移動載台500。控制器130與移動載台500耦合，使螢光影像檢測系統100可調整螢光影像檢測系統100與待測物S之間的相對位置，進而調整照射區域IR的位置。
在本實施例中，螢光影像檢測系統100更包括前導式對焦模組600。其中，前導式對焦方式是在測量N+1位置的對焦前，先在N位置偵測N+1位置的Z深度，並在攝影機從N位置移動到N+1位置時，調整Z深度始之對焦，以減少找尋下一位置的對焦時間。控制器130與前導式對焦模組600耦合，使螢光影像檢測系統100可藉由對焦回饋而即時反應正確的對焦平面，因此有利於提高檢測的品質及降低檢測時間。
請參考圖4，本發明的一實施例的螢光檢測方法包括以下步驟。步驟S100，基於一待測物S，於待測物S上定義至少一個照射區域IR。步驟S110，根據至少一個照射區域IR，對應地設定至少一個照射區域IR的能量累積閥值。步驟S120，以一激發光源110照射待測物S上的至少一個照射區域IR，使待測物S產生螢光F。步驟S130，透過螢光F，影像檢測待測物S。其中，於至少一個照射區域IR所累積的能量達到能量累積閥值時，停止以激發光源110照射照射區域IR。
在本實施例中，螢光檢測方法更包括以下步驟。校正激發光源110所提供的單位照射能量。例如，以能量偵測器先確認激發光源110的單位照射能量（如焦耳/秒或毫焦耳/秒）。
在本實施例中，上述的激發光源110照射待測物S上的至少一個照射區域IR的步驟包括：紀錄至少一個照射區域IR的能量累積狀態。
在本實施例中，上述的設定至少一個照射區域IR的能量累積閥值的步驟包括：根據至少一個照射區域IR的材質類型，設定能量累積閥值。
綜上所述，在本發明的一實施例中，由於螢光影像檢測系統及螢光檢測方法根據所建立的照射區域及照射區域所對應的能量累積閥值來控制激發光照射待測物的時間，因此，螢光影像檢測系統及螢光檢測方法能在避免光致褪色的情況下，提高螢光檢測效果。而且，由於使用大面陣列的面掃描影像擷取裝置，相對於採用線陣列影像感測器，本發明實施例的螢光影像檢測系統可做到高速檢測的要求。
100:螢光影像檢測系統 110:激發光源 120:面掃描影像擷取裝置 130:控制器 140A、140B:濾光模組 200:分光鏡 300:物鏡 400:變倍鏡頭 500:移動載台 600:前導式對焦模組 EL:激發光 F:螢光 IR:照射區域 S:待測物 S100、S110、S120、S130:步驟
圖1是根據本發明的一實施例的一種螢光影像檢測系統的光路示意圖。 圖2是根據本發明的一實施例的一種螢光影像檢測系統的立體示意圖。 圖3是對待測物建立多個照射區域的示意圖。 圖4是根據本發明的一實施例的一種螢光檢測方法的流程圖。
100:螢光影像檢測系統
110:激發光源
130:控制器
140A、140B:濾光模組
200:分光鏡
300:物鏡
EL:激發光
F:螢光
S:待測物

Claims (13)

  1. 一種螢光影像檢測系統，用以檢測一待測物的螢光影像，包括： 一激發光源，產生一激發光至該待測物上的至少一個照射區域上，使該待測物產生螢光； 一面掃描影像擷取裝置，接收自該待測物上的該螢光，以獲得該待測物的該螢光影像； 一濾光模組，耦合於該面掃描影像擷取裝置與該待測物之間，以濾除該激發光，並使該螢光通過該濾光模組；以及 一控制器，耦合至該面掃描影像擷取裝置，以接收並檢測該螢光影像。
  2. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，更包括： 另一濾光模組，在該激發光的傳遞路徑上耦合於該激發光源與該待測物之間，以使該激發光通過，並使其餘色光被過濾；以及 一分光鏡，在該激發光的傳遞路徑上耦合於該另一濾光模組與該待測物之間，以使該激發光反射，並使該螢光穿透。
  3. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，更包括一前導式對焦模組，與該控制器耦合。
  4. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，其中該待測物包括印刷電路板、晶圓或其他含有有機物的物體。
  5. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，其中於該至少一個照射區域所累積的能量達到能量累積閥值時，停止以激發光源照射該至少一個照射區域。
  6. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，其中該激發光源包括多個照射方向不同的導光光纖光源或環形光源。
  7. 如請求項1所述的螢光影像檢測系統，其中該面掃描影像擷取裝置的總畫素大於等於14,000×10,000。
  8. 如請求項5所述的螢光影像檢測系統，其中該面掃描影像擷取裝置的曝光時間大於等於該能量累積閥值所對應的時間。
  9. 如請求項5所述的螢光影像檢測系統，其中該能量累積閥值為該待測物在該至少一個照射區域內發生光致褪色的時間的80%。
  10. 一種螢光檢測方法，包括： 基於一待測物，於該待測物上定義至少一個照射區域； 根據該至少一個照射區域，對應地設定該至少一個照射區域的能量累積閥值； 以一激發光源照射該待測物上的該至少一個照射區域，使該待測物產生螢光；以及 透過該螢光，影像檢測該待測物； 其中於該至少一個照射區域所累積的能量達到該能量累積閥值時，停止以該激發光源照射該至少一個照射區域。
  11. 如請求項10所述的螢光檢測方法，更包括： 校正該激發光源所提供的單位照射能量。
  12. 如請求項10所述的螢光檢測方法，其中該激發光源照射該待測物上的該至少一個照射區域的步驟包括： 紀錄該至少一個照射區域的能量累積狀態。
  13. 如請求項10所述的螢光檢測方法，其中設定該至少一個照射區域的該能量累積閥值的步驟包括： 根據該至少一個照射區域的材質類型，設定該能量累積閥值。
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