TWI509215B - 高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置及其方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置及其方法,尤指一種藉由數位訊號處理(Digital Signal Process,DSP)方法來實施高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置及其方法。
目前在液晶顯示器(liquid-crystal device,LCD)、電漿顯示板(plasma display panel,PDP)、有機發光二極體(organic light-emitting diode,OLED)、數位相機、智慧型手機等之會用到顯示器面板的行業中,都會使用到玻璃來做為各種顯示器的基板,且各種玻璃會以較薄之基板之形態被廣泛地利用於製造工藝中。另外,在與矽晶片之黏接(bonding)、微機電系統(micro electro mechanical systems,MEMS)、光纖裝置(fiber optics device)之微機電系統、生物製藥(Bio-medical)領域、微鏡(micro mirror)、偏振射束分裂器(polarized beam splitter)、雙色向濾光鏡(dichroic filter)之基板、微型玻璃塊(micro glass-block)及透鏡、數位影碟光碟(DVD)、持續資料保護(continuous data protection,CDP)等之讀取頭(pick-up)棱鏡等領域中亦會使用到各種規格之玻璃基板。
再者,不論是在上述各種半導體製程裝置、精密機械、顯示
器裝置的高科技產業中,皆朝向微小化、精密化、與奈米等級的方向前進,因此在精密機械領域之量測設備、製造技術、整合技術的發展中,玻璃基板的厚度檢測相關技術是非常重要的。
在現今的玻璃基板厚度檢測技術中,有利用光的波長來求出
玻璃厚度,以達到精密機械領域的量測要求。但使用波長來量測玻璃厚度的習用技術中,因擺設困難且需要的精密設備成本太高,故仍非唯一的良善技術。
另一方面,因雷射光具有高強度、高方向性等特性,現今也
有利用雷射裝置來測量玻璃厚度的技術,但該技術通常會使用到多組的雷射光源、多組的玻璃基板以及多組的感光耦合元件(charge-coupled device,CCD)攝影機檢測設備以方便進行量測,因此會有高成本的問題且無法達到即時檢測的目的。
因此,對於玻璃基板厚度檢測技術而言,若能提供一種結構
較精簡的使用雷射光的玻璃基板厚度檢測裝置及其方法,讓檢測設備的成本大幅降低、檢測速度大幅加快且能達到即時測量的目的,乃是待解決的問題。
鑒於上述習知技術之缺點,本發明之主要為提供一種高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,包括:一雷射裝置,係發射一雷射光;一玻璃基板,係具有一第一表面以及一第二表面,並接收該雷射光,且於該第一表面產生一第一雷射光束點以及於該第二表面產生一第二雷射光束點,其中,該雷射光於該第一雷射光束點產生一第一反射光束以及於該第
二雷射光束點產生一第二反射光束;以及一感光耦合元件攝影機檢測設備,係接收該第一反射光束及該第二反射光束;其中,該第一雷射光束點具有一第一點面積,該第二雷射光束點具有一第二點面積,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由該第一反射光束以及該第二反射光束來判斷該第一點面積及該第二點面積的位置是否相對,若該第一點面積及該第二點面積的位置是不相對的,則當該第一點面積與該第二點面積相對後產生一玻璃距離數,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由一解析度值及該玻璃距離數,以獲得該玻璃基板的一厚度值。
較佳地,該解析度值為2.5~2.7微米。
較佳地,該感光耦合元件攝影機檢測設備透過一數位訊號處理方法來計算該解析度值乘以該玻璃距離數。
較佳地,該雷射光具有高單色性、高方向性、高強度及高相干性的特性。
較佳地,該第一點面積、該第二點面積及該玻璃距離數的單位為像素。
再者,本發明亦提供一種高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,包括:步驟1:藉由一雷射裝置發射一雷射光至一玻璃基板;該玻璃基板接收該雷射光且於該玻璃基板的一第一表面產生一第一雷射光束點以及於該玻璃基板的一第二表面產生一第二雷射光束點,該雷射光於該第一雷射光束點產生一第一反射光束以及於該第二雷射光束點產生一第二反射光束;步驟3:藉由一感光耦合元件攝影機檢測設備接收該第一反射光束及該第二反射光束,其中,該第一雷射光束點具有一第一點面積及該第二雷
射光束點具有一第二點面積;步驟4:該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由該第一反射光束以及該第二反射光束來判斷該第一點面積及該第二點面積的位置是否相對;以及步驟5:若該第一點面積及該第二點面積的位置是不相對的,則當該第一點面積與該第二點面積相對後產生一玻璃距離數,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由一解析度值及該玻璃距離數,以獲得該玻璃基板的一厚度值。
較佳地,該解析度值為2.5~2.7微米(μm)。
較佳地,在步驟4中,該感光耦合元件攝影機檢測設備透過一數位訊號處理方法來計算該解析度值乘以該玻璃距離數。
較佳地,在步驟1中,該雷射光具有高單色性、高方向性、高強度、高相干性的特性。
較佳地,在步驟4及5中,該第一點面積、該第二點面積及該玻璃距離數的單位為像素。
本發明之其它目的、好處與創新特徵將可由以下本發明之詳細範例連同附屬圖式而得知。
1‧‧‧雷射裝置
2‧‧‧玻璃基板
3‧‧‧感光耦合元件攝影機檢測設備
41-45‧‧‧步驟
A1‧‧‧第一點面積
A2‧‧‧第二點面積
D1‧‧‧玻璃距離數
L1‧‧‧雷射光
P1‧‧‧第一雷射光束點
P2‧‧‧第二雷射光束點
R1‧‧‧第一反射光束
R2‧‧‧第二反射光束
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
T‧‧‧厚度值
當併同各隨附圖式而閱覽時,即可更佳瞭解本發明較佳範例之前揭摘要以及上文詳細說明。為達本發明之說明目的,各圖式中繪有現屬較佳之各範例。然應瞭解本發明並不限於所繪之精確排置方式及設備裝置。
第1圖為說明本發明之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置的架構
圖;第2圖為說明本發明之第一雷射光束點P1以及第二雷射光束點P2之間的關係的示意圖;第3圖為說明本發明之光束位移與雷射光束面積之間的關係的X-Y軸曲線圖;以及第4圖為說明本發明的高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法流程圖。
現將詳細參照本發明附圖所示之範例。所有圖式盡可能以相同元件符號來代表相同或類似的部份。請注意該等圖式係以簡化形式繪成,並未依精確比例繪製。
第1圖為一裝置架構圖,用以說明本發明之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置。請參照第1圖,本發明之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置包括一雷射裝置1,一玻璃基板2以及一感光耦合元件攝影機檢測設備3。雷射裝置1係發出一雷射光L1,雷射光L1具有高單色性、高方向性、高強度及高相干性的特性;玻璃基板2具有一第一表面S1以及一第二表面S2,玻璃基板2接收雷射光L1並於第一表面S1產生一第一雷射光束點P1以及於第二表面S2產生一第二雷射光束點P2,其中,雷射光L1於第一雷射光束點P1產生一第一反射光束R1,以及於第二雷射光束點P2產生一第二反射光束R2;感光耦合元件攝影機檢測設備3係接收第一反射光束R1及接收第二反射光束R2;其中,第一雷射光束點P1以及第二雷射光束點P2為任意的兩點,並無特別指定。本發明藉由第一雷射光束點P1、第二雷射光束點P2、第一反射光束R1以及第二反射光束R2配合數位訊號處理(DSP)方法,從而將
第一雷射光束點P1、第二雷射光束點P2兩點信號的之間的玻璃距離量數測量出來,再透過量測出來的玻璃距離數以及一解析度值將玻璃厚度值T計算出來。
第2圖為一示意圖,用以說明本發明之第一雷射光束點P1以
及第二雷射光束點P2之間的關係。請同時參照第1圖及第2圖,當雷射裝置1已發出雷射光L1並於第一表面S1產生第一雷射光束點P1以及於第二表面S2產生第二雷射光束點P2後,從玻璃基板2的上方沿著X軸方向俯視時,可看到第一雷射光束點P1以及第二雷射光束點P2,且第一雷射光束點P1位於第二雷射光束點P2下方。在本發明的高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置中,第一雷射光束點P1具有一第一點面積A1,第二雷射光束點P2具有一第二點面積A2,在本發明一實施例中,第一點面積A1為2400像素(pixels),且第一點面積A1會大於第二點面積A2。
在本發明中,會讓第一雷射光束點P1沿著X軸方向移動,直
到第一雷射光束點P1與第二雷射光束點P2於第一表面S1以及第2表面S2相對,而在移動的過程中,感光耦合元件攝影機檢測設備3會藉由第一反射光束R1以及第二反射光束R2來判斷第一點面積A1與第二點面積A2的位置是否相對,若第一點面積A1及第二點面積A2的位置是不相對的,則當第一點面積A1與第二點面積A2相對後會產生一玻璃距離數D1,感光耦合元件攝影機檢測設備3會藉由一解析度值及玻璃距離數D1以獲得該玻璃基板的厚度值T。在本發明一實施例中,該解析度值為2.7微米(μm),而在本發明另一實施例中,該解析度值可為2.5~2.7微米之間的任一個數值;同時,在本發明一實施例中,感光耦合元件攝影機檢測設備3會透過數位訊號處理(DSP)方
法來計算該解析度值乘以玻璃距離數D1以獲得該玻璃基板的該厚度值T並達到即時(Real-time)處理的目的,而在另一實施例中,可單獨使用感光耦合元件攝影機,並將感光耦合元件攝影機另外接至一處理終端,讓該處理終端透過數位訊號處理(DSP)方法來處理該解析度值及玻璃距離數D1以獲得該玻璃基板的該厚度值T並達到即時(Real-time)處理的目的。
為了證明本發明可以透過一解析度值及一玻璃距離數D1來
獲得玻璃基板的厚度值T,本發明藉由2組實驗數據來說明解析度值與玻璃距離數D1之間的關係。此項實驗是用DSP方法實現Real-time玻璃基板測量厚度的計算。在此實驗過程中用的兩片玻璃,分別先量測它們的厚度是1.00mm與1.01mm,其玻璃厚度差是10微米。本發明的實驗1為針對玻璃基板厚度1.00mm來進行量測,實驗2為針對玻璃基板厚度1.01mm來進行量測。
第3圖為一X-Y軸曲線圖,用以說明本發明之光束位移與雷
射光束面積之間的關係。請同時參照第1圖、第2圖及第3圖,在進行實驗的過程中,感光耦合元件攝影機檢測設備3會藉由第一雷射光束點P1、第二雷射光束點P2、第一反射光束R1以及第二反射光束R2配合DSP來計算第一雷射光束點P1與第二雷射光束點P2的面積差,最後將計算結果轉換成雷射光束面積-光束位移X-Y軸曲線圖,如第3圖所示,其中,第一點面積A1為2400像素(pixels)。在本發明的實驗中,當第一雷射光束點P1的第一點面積A1為了要與第二雷射光束點P2的第二點面積A2相對而慢慢往上移動時,因為第一雷射光束點P1尚未與第二雷射光束點P2重疊,所以感光耦合元件攝影機檢測設備3尚未計算出重疊後的面積,這時候,第一雷射光束點P1的曲線變化都維持在2400 pixels;當第一雷射光束點P1移動一段玻璃距離數D1後,
第一雷射光束點P1的第一點面積A1會與第二雷射光束點P2的第二點面積A2相對,此時,曲線就會有變化且位移會落在377 pixels的位置,如第3圖曲線變化的狀況,因此可推得玻璃距離數D1為377 pixels。
當本發明的實驗1與實驗2經過上述重複實施後,會得到表1
的數據,如下所示:
由表1可得知,當玻璃基板厚度為1.00mm時(實驗1),第一雷射光束點P1的第一點面積A1需移動377 pixels才能與第二雷射光束點P2的第二點面積A2相對,而當玻璃基板厚度為1.01mm時(實驗2),第一雷射光束點P1的第一點面積A1需移動373 pixels才能與第二雷射光束點P2的第二點面積A2相對。在得到上述數據後,本發明對數據進行整理,在實驗1中,計算每一pixel對應到的玻璃基板厚度是(1.00.1000)/377=2.68(μm
/pixel
);同樣地,在實驗2中,計算每一pixel對應到的玻璃厚度是(1.01.1000)/373=2.707(μm
/pixel
),因此最後可推得本發明的解析度值為2.7微米。另外,從表1中的實驗1與實驗2結果可觀察出玻璃厚度差4 pixels,此實驗結果是可以被變更,這是因為感光耦合元件攝影機檢測設備3是可以被調整而進一步改變DSP計算雷射光束的pixel數
目。
由上述實驗1、2可證明,本發明的高準確度即時鑑別光電玻
璃基板的裝置的感光耦合元件攝影機檢測設備3可藉由一解析度值及玻璃距離數D1以獲得該玻璃基板的厚度值T;換言之,本發明能提供一種結構較精簡且擁有高準確度的使用雷射光的玻璃基板厚度檢測裝置,讓檢測設備的成本大幅降低、檢測速度大幅加快且能達到即時測量的目的。
另一方面,本發明亦提供一種高準確度即時鑑別光電玻璃基
板的方法,第4圖為一流程圖,用以說明本發明的高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法。請參照第4圖,本發明的高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法包含步驟41-45,分別為:步驟41:藉由一雷射裝置發射一雷射光至一玻璃基板;步驟42:該玻璃基板接收該雷射光且於該玻璃基板的一第一表面產生一第一雷射光束點以及於該玻璃基板的一第二表面產生一第二雷射光束點,該雷射光於該第一雷射光束點產生一第一反射光束以及於該第二雷射光束點產生一第二反射光束;步驟43:藉由一感光耦合元件攝影機檢測設備接收該第一反射光束及該第二反射光束,其中,該第一雷射光束點具有一第一點面積及該第二雷射光束點具有一第二點面積;步驟44:該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由該第一反射光束以及該第二反射光束來判斷該第一點面積及該第二點面積的位置是否相對;以及步驟45:若該第一點面積及該第二點面積的位置是不相對的,則當該第一點面積與該第二點面積相對後產生一玻璃距離數,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由一解析度值及該玻璃距離數,以獲得該玻璃基板的一厚度值。
同樣的,由上述高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法可得
知,本發明的高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法的感光耦合元件攝影機檢測設備可藉由一解析度值及玻璃距離數以獲得該玻璃基板的厚度值;換言之,本發明能提供一種結構較精簡且擁有高準確度的使用雷射光的玻璃基板厚度檢測裝置,讓檢測設備的成本大幅降低、檢測速度大幅加快且能達到即時測量的目的。
在說明本發明之代表性範例時,本說明書已經提出操作本發明之該方法及/或程序做為一特定順序的步驟。但是,某種程度上該方法或程序並不會依賴此處所提出的特定順序的步驟,該方法或程序不應限於所述之該等特定的步驟順序。如本技藝專業人士將可瞭解,其它的步驟順序亦為可行。因此,在本說明書中所提出之特定順序的步驟不應被視為對於申請專利範圍之限制。此外,關於本發明之方法及/或程序之申請專利範圍不應限於在所提出順序中之步驟的效能,本技藝專業人士可立即瞭解該等順序可以改變,且仍維持在本發明之精神及範圍內。
熟習此項技藝者應即瞭解可對上述各項範例進行變化,而不致悖離其廣義之發明性概念。因此,應瞭解本發明並不限於本揭之特定範例,而係為涵蓋歸屬如後載各請求項所定義之本發明精神及範圍內的修飾。
1‧‧‧雷射裝置
2‧‧‧玻璃基板
3‧‧‧感光耦合元件攝影機檢測設備
L1‧‧‧雷射光
P1‧‧‧第一雷射光束點
P2‧‧‧第二雷射光束點
R1‧‧‧第一反射光束
R2‧‧‧第二反射光束
S1‧‧‧第一表面
S2‧‧‧第二表面
T‧‧‧厚度值
Claims (10)
- 一種高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,包括:一雷射裝置,係發射一雷射光;一玻璃基板,係具有一第一表面以及一第二表面,並接收該雷射光,且於該第一表面產生一第一雷射光束點以及於該第二表面產生一第二雷射光束點,其中,該雷射光於該第一雷射光束點產生一第一反射光束以及於該第二雷射光束點產生一第二反射光束;以及一感光耦合元件攝影機檢測設備,係接收該第一反射光束及該第二反射光束;其中,該第一雷射光束點具有一第一點面積,該第二雷射光束點具有一第二點面積,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由該第一反射光束以及該第二反射光束來判斷該第一點面積及該第二點面積的位置是否相對,若該第一點面積及該第二點面積的位置是不相對的,則當該第一點面積與該第二點面積相對後產生一玻璃距離數,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由一解析度值及該玻璃距離數,以獲得該玻璃基板的一厚度值。
- 如申請專利範圍第1項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,其中,該解析度值為2.5~2.7微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,其中,該感光耦合元件攝影機檢測設備透過一數位訊號處理方法來計算該解析度值乘以該玻璃距離數。
- 如申請專利範圍第1項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,其中,該雷射光具有高單色性、高方向性、高強度及高相干性的特性。
- 如申請專利範圍第1項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的裝置,其中,該第一點面積、該第二點面積及該玻璃距離數的單位為像素。
- 一種高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,包括:步驟1:藉由一雷射裝置發射一雷射光至一玻璃基板; 步驟2:該玻璃基板接收該雷射光且於該玻璃基板的一第一表面產生一第一雷射光束點以及於該玻璃基板的一第二表面產生一第二雷射光束點,該雷射光於該第一雷射光束點產生一第一反射光束以及於該第二雷射光束點產生一第二反射光束;步驟3:藉由一感光耦合元件攝影機檢測設備接收該第一反射光束及該第二反射光束,其中,該第一雷射光束點具有一第一點面積及該第二雷射光束點具有一第二點面積;步驟4:該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由該第一反射光束以及該第二反射光束來判斷該第一點面積及該第二點面積的位置是否相對;以及步驟5:若該第一點面積及該第二點面積的位置是不相對的,則當該第一點面積與該第二點面積相對後產生一玻璃距離數,該感光耦合元件攝影機檢測設備藉由一解析度值及該玻璃距離數,以獲得該玻璃基板的一厚度值。
- 如申請專利範圍第6項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,其中,在步驟5中,該解析度值為2.5~2.7微米。
- 如申請專利範圍第6項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,其中,在步驟4中,該感光耦合元件攝影機檢測設備透過一數位訊號處理方法來計算該解析度值乘以該玻璃距離數。
- 如申請專利範圍第6項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,其中,在步驟1中,該雷射光具有高單色性、高方向性、高強度、高相干性的特性。
- 如申請專利範圍第6項所述之高準確度即時鑑別光電玻璃基板的方法,其中,在步驟4及5中,該第一點面積、該第二點面積及該玻璃距離數的單位為像素。
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