TWI601950B - 紅外線截止濾光片之氣泡瑕疵檢測系統及方法 - Google Patents

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Description

紅外線截止濾光片之氣泡瑕疵檢測系統及方法
本發明係關於一種紅外線截止濾光片之檢測技術，尤其是一種能檢查紅外線截止濾光片之玻璃基板內的氣泡瑕疵者。
紅外線截止濾光片(Infrared Cut-Off Filter)常見於數位光學設備，例如數位相機、錄放影機或天文望遠鏡等。顧名思義，紅外線截止濾光片是用來阻絕紅外線進入感光元件的一種濾光片，它對數位相機鏡頭的CCD或CMOS等影像感測器尤其重要，因為這些影像感測器通常對紅外線過份敏感，導致所偵測的影像產生色偏或是出現人眼看不到的影像。善用紅外線截止濾光片可用以校正影像感測器的取像品質，藉以取得較為接近人眼視覺感知的影像。
如第四圖所示，習知的紅外線截止濾光片5大致包括三層結構，其中上層是一紅外線反射層51(Infrared Reflective coating)，下層是一抗反射層53(Anti-Reflective coating)，而中間則夾著一層玻璃基板52。其中，該玻璃基板52一般是選用藍玻璃(Blue glass)，其係在玻璃原料中添加鐵、鎳等配方後熔製而成，其本身材質能吸收紅外線，進而達到無紅外線穿透的特性。該紅外線反射層51一般是用以反射紅外線，降低紅外線之穿透。該抗反射層53主要是降低可見光的反射，提昇可見光的穿透率。
又如第五圖所示，另一種習知的紅外線截止濾光片6除了包括如前述所述之紅外線反射層61、玻璃基板62及抗反射層63等三層結構外，更包括一紫外光阻擋層(UV Cut coating)64，位於最下層，緊鄰著 該抗反射層63。其中，該紫外光阻擋層64用以完全阻絕紫外光，確保無任何紫外線進入感光元件。
詳言之，該紅外線反射層61在紅外線波長650nm~950nm的波段中幾乎100%反射，能有效阻絕紅外線進入該紅外線截止濾光片6。該玻璃基板62在任何波段之反射率皆極低，光線要不是直接穿透該玻璃基板62(例如可見光)，就是被該玻璃基板62的材料吸收(例如紅外線)，故鮮少反射。該抗反射層63在可見光的波長範圍(400nm~700nm)的反射率幾乎是零，也就是具有優異的抗反射能力。值得注意的是，該抗反射層63在部分紫外光之波段具有高反射率，顯示還具有反射部分波段紫外線的特性。該紫外光阻擋層64在近紫外線的波段中(UVA,315nm~400nm)幾乎反射率100%，表示確實能阻絕紫外光。
如上所述，由於紅外線截止濾光片5或6係由多層結構所構成且該濾光片的其中一面通常是被暫時固定在一UV膜上而只露出另一面，因此在產品的出廠檢驗中，大多只能檢驗該濾光片露出的表面是否有髒汙或水痕等表面瑕疵，然而內層的玻璃基板當中是否存在有微小氣泡，長久以來鮮少被檢測，也未能進行檢測。
有鑒於此，本發明提供一種紅外線截止濾光片的氣泡瑕疵檢測系統及方法，其能檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡。其中，該紅外線截止濾光片至少包括一玻璃基板、形成於該玻璃基板頂面的一紅外線反射層，及形成於該玻璃基板底面的一抗反射層。
具體而言，本發明之氣泡瑕疵檢測系統包括一照明裝置、一光學組件、一影像擷取裝置及一影像處理單元。該照明裝置用以輸出紫外線。該光學組件包括一物鏡，對準該紅外線截止濾光片。該影像擷取裝置用以擷取該紅外線截止濾光片反射該紫外線並進入該光學組件後所形成的一光影成像。該影像處理單元係連接該影像擷取裝置，用以檢查該光影成像中是否有一黑影；若有，則根據該黑影的灰階程度，判定該黑影是否為氣泡導致。
較佳地，本發明之氣泡瑕疵檢測系統除了能檢查該紅外線 截止濾光片內部之氣泡有無，還能同時檢測該紅外線截止濾光片之表面是否有髒物或水痕等表面瑕疵。對此，該照明裝置可選用雙光源的照明裝置，用以同時輸出紫外線及紅外線。其中紫外線用以偵測氣泡存在與否，而紅外線用以檢查表面瑕疵。該影像擷取裝置係用以同時擷取該紅外線截止濾光片反射該紫外線以及該紅外線並進入該光學組件後所形成的光影成像。該影像處理單元用以檢查該光影成像中是否有一黑影，若有，則根據該黑影的灰階程度，判定該黑影是氣泡或是表面瑕疵導致。
較佳地，該照明裝置包括一紫外線光源、一紅外線光源、複數第一光纖傳輸線、複數第二光纖傳輸線及一出光部，其中該些第一光纖傳輸線的一端連接該紫外線光源，且另一端連接該出光部，而該些第二光纖傳輸線的一端連接該紅外線光源，且另一端連接該出光部，且該些第一及第二光纖傳輸線的該另一端係混合匯集在該出光部，以投射出均勻混合的紫外線及紅外線。
本發明之氣泡瑕疵檢測方法，用以檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，該檢測方法包括底下步驟：(a).以紫外線照射該紅外線截止濾光片，其中該紫外線係從該紅外線截止濾光片之紅外線反射層進入該紅外線截止濾光片；(b).以一影像擷取裝置取得該紅外線截止濾光片反射該紫外線後所形成的一光影成像；(c).檢查該光影成像中是否有一黑影；以及(d).若有，進一步判定該黑影是否為氣泡導致。
較佳地，在步驟(c)中係運用影像識別技術檢查該光影成像中是否有該黑影。
較佳地，在步驟(d)中係運算該黑影的灰階程度，藉以判定該黑影是否為氣泡導致。
同樣地，本發明之氣泡瑕疵檢測方法亦可同時檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡以及是否有表面瑕疵，該檢測方法包括底下步驟：(a).同時以紫外線及紅外線照射該紅外線截止濾光片，其中該紫外線係從該紅外線截止濾光片之紅外線反射層進入該紅外線截止濾光 片，而該紅外線則將被該紅外線反射層反射；(b).以一影像擷取裝置同時取得該紅外線截止濾光片反射該紫外線以及該紅外線後所形成的一光影成像；(c).檢查該光影成像中是否有一黑影；以及(d).若有，進一步判定該黑影是否氣泡或是表面瑕疵導致。
較佳地，在步驟(a)中該紫外線及紅外線係先經過混光後再一起照射該紅外線截止濾光片。
較佳地，在步驟(c)中係運用影像識別技術檢查該光影成像中是否有該黑影。
較佳地，在步驟(d)中係運算該黑影的灰階程度，藉以判定該黑影是氣泡或是表面瑕疵導致。
1‧‧‧機台
11‧‧‧軌道
本發明：
100‧‧‧氣泡瑕疵檢測系統
1‧‧‧照明裝置
11‧‧‧紫外線光源
12‧‧‧紅外線光源
13‧‧‧第一光纖傳輸線
14‧‧‧第二光纖傳輸線
15‧‧‧出光部
2‧‧‧光學組件
21‧‧‧物鏡
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧成像透鏡
3‧‧‧影像擷取裝置
4‧‧‧影像處理單元
7‧‧‧氣泡
習知：
5、6‧‧‧紅外線截止濾光片
51、61‧‧‧紅外線反射層
52、62‧‧‧玻璃基板
53、63‧‧‧抗反射層
64‧‧‧紫外光阻擋層
第一圖係本發明氣泡瑕疵檢測系統的方塊示意圖。
第二圖係第一圖中之照明裝置的方塊示意圖。
第三圖係顯示紅外線截止濾光片對紫外線(UV)及紅外線(IR)的穿透及反射情形。
第四圖係一習知紅外線截止濾光片的結構示意圖。
第五圖係另一習知紅外線截止濾光片的結構示意圖。
第一圖係顯示本發明之氣泡瑕疵檢測系統100的一個較佳實施例，其能檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，還能同時檢測該紅外線截止濾光片之表面是否有髒汙或水痕等表面瑕疵。其中，待測樣品可以是如第四圖或第五圖所示之紅外線截止濾光片5、6，其共同特徵是包含基本的三層結構，也就是一玻璃基板52、62、形成於該玻璃基板52、62頂面的一紅外線反射層51、61，以及形成於該玻璃基板52、62底面的一抗反射層53、63。為簡化起見，今僅以第四圖之紅外線截止濾光片5為例說明。
具體而言，本發明之氣泡瑕疵檢測系統100大致包括一照明裝置1、一光學組件2、一影像擷取裝置3及一影像處理單元4。其中，該照明裝置1係一種雙光源的照明裝置，如第二圖所示，能同時輸出均勻的紫外光及紅外光。該光學組件2包括一物鏡21、一分光鏡22及一成像透鏡23，其中該物鏡21係對準下方的該紅外線截止濾光片5。該分光鏡22用以將該照明裝置1的輸出光(紫外光及紅外光)引導至該紅外線截止濾光片5，以提供照明。該影像擷取裝置3係用以擷取該紅外線截止濾光片5反射該紫外線及/或紅外線並進入該光學組件2後所形成的一光影成像。該影像處理單元4係連接該影像擷取裝置3，用以檢查該光影成像中是否有一黑影；若有，則根據該黑影的灰階程度，判定該黑影是否為氣泡或是髒汙或水痕等表面瑕疵導致。
如第三圖所示，該照明裝置1係同時以紫外線(UV)及紅外線(IR)照射該紅外線截止濾光片5，特別是從該紅外線反射層51的那一面照射，而不是該抗反射層53的那一面。如此，該紫外線(UV)將會從該紅外線反射層51進入該紅外線截止濾光片5，用以檢測內層之玻璃基板52是否有氣泡存在；而該紅外線(IR)則可在遇到該紅外線反射層51時，大部分立即被反射成像，藉以檢查該紅外線截止濾光片5的表面狀態，例如髒汙或水痕等瑕疵。
值得注意的是，紫外線(UV)在經過多次折射進入到內層之該玻璃基板52後，有部分的紫外線在遇到下層之該抗反射層53之表面時會被反射，簡稱一次反射，且另一部分的紫外線將能夠穿透進到該抗反射層53，再被該抗反射層53反射，簡稱二次反射。此些經歷一次及二次反射的紫外線在遇到氣泡7時將被折射或散射掉，使得該氣泡7在成像後形成黑影。
較佳地，如第二圖所示，本較佳實施利所選用之雙光源的照明裝置1包括一紫外線光源11、一紅外線光源12、複數第一光纖傳輸線13、複數第二光纖傳輸線14及一出光部15。其中，該些第一光纖傳輸線13的一端係連接該紫外線光源11，且另一端連接該出光部15，而該些第二光纖傳輸線14的一端係連接該紅外線光源12，且另一端連接該出光部15。該些第一及第二光纖傳輸線13、14的該另一端係混合匯集在該出光部15，以 投射出均勻混合的紫外線及紅外線。簡言之，該照明裝置1藉由該些光纖傳輸線13、14的混光而得以從該出光部15投射出均勻混合的紫外線及紅外線。因此，操作者可選擇性地只開啟該紫外線光源11以檢查該紅外線截止濾光片5內是否殘存有氣泡；或只開啟該紅外線光源12，以檢查該紅外線截止濾光片5是否有髒汙或水痕等表面瑕疵；或是同時開啟該紫外線光源11及該紅外線光源12，以同時檢查該紅外線截止濾光片5之氣泡存在與否，以及是否有髒汙或水痕等表面瑕疵。
參照上述之檢測系統，本發明之氣泡瑕疵檢測方法，用以檢測該紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，更能同時檢測該紅外線截止濾光片之表面是否有髒汙或水痕等表面瑕疵，該方法包括底下步驟： 首先，利用該照明裝置1同時以紫外線(UV)及紅外線(IR)照射該紅外線截止濾光片5，特別是從該紅外線反射層51的那一面照射，而不是該抗反射層53的那一面。較佳地，該紫外線(UV)及紅外線(IR)可先經過如前所述之光纖混光後再一起照射至該紅外線截止濾光片5。如此，該紫外線(UV)可從該紅外線截止濾光片5之紅外線反射層51進入該紅外線截止濾光片5，用以檢測內層之玻璃基板52是否有氣泡存在；而該紅外線(IR)則在遇到該紅外線反射層51時將立即被反射回去，藉以用來檢查該紅外線截止濾光片5的表面狀態。
接著，以該影像擷取裝置3同時取得該紅外線截止濾光片5反射該紫外線以及該紅外線後所形成的光影成像，再運用影像識別技術檢查該光影成像中是否有黑影。若有，進一步運算該黑影的灰階程度，藉以判定該黑影是否氣泡或是表面瑕疵導致。
藉由上述設置，本發明之氣泡瑕疵檢測系統及方法不僅能檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，還能同時檢測該紅外線截止濾光片之表面是否有髒汙或水痕等表面瑕疵，藉以加強紅外線截止濾光片的品質管控。
無論如何，任何人都可以從上述例子的說明獲得足夠教導，並據而了解本發明內容確實不同於先前技術，且具有產業上之利用性，及足具進步性。是本發明確已符合專利要件，爰依法提出申請。
100‧‧‧氣泡瑕疵檢測系統
1‧‧‧照明裝置
2‧‧‧光學組件
21‧‧‧物鏡
22‧‧‧分光鏡
23‧‧‧成像透鏡
3‧‧‧影像擷取裝置
4‧‧‧影像處理單元
5‧‧‧紅外線截止濾光片

Claims (6)

  1. 一種氣泡瑕疵檢測系統，用以檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，其中該紅外線截止濾光片包括一玻璃基板、形成於該玻璃基板頂面的一紅外線反射層，及形成於該玻璃基板底面的一抗反射層，而該檢測系統包括：一照明裝置，用以輸出紫外線；一光學組件，包括一物鏡，對準該紅外線截止濾光片；一影像擷取裝置，用以擷取該紅外線截止濾光片反射該紫外線並進入該光學組件後所形成的一光影成像；及一影像處理單元，連接該影像擷取裝置，用以檢查該光影成像中是否有一黑影；若有，則根據該黑影的灰階程度，判定該黑影是否為氣泡導致。
  2. 一種氣泡瑕疵檢測系統，用以同時檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡以及是否有表面瑕疵，其中該紅外線截止濾光片包括一玻璃基板、形成於該玻璃基板頂面的一紅外線反射層，及形成於該玻璃基板底面的一抗反射層，而該檢測系統包括：一照明裝置，用以輸出紫外線及紅外線，供照射於該紅外線截止濾光片；一光學組件，包括一物鏡，對準該紅外線截止濾光片；一影像擷取裝置，用以擷取該紅外線截止濾光片反射該紫外線及該紅外線並進入該光學組件後所形成的一光影成像；及 一影像處理單元，連接該影像擷取裝置，用以檢查該光影成像中是否有一黑影，若有，則根據該黑影的灰階程度，判定該黑影是氣泡或是表面瑕疵導致。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之氣泡瑕疵檢測系統，其中該照明裝置包括一紫外線光源、一紅外線光源、複數第一光纖傳輸線、複數第二光纖傳輸線及一出光部，其中該些第一光纖傳輸線的一端連接該紫外線光源，且另一端連接該出光部，而該些第二光纖傳輸線的一端連接該紅外線光源，且另一端連接該出光部，且該些第一及第二光纖傳輸線的該另一端係混合匯集在該出光部，以投射出均勻混合的紫外線及紅外線。
  4. 一種氣泡瑕疵檢測方法，用以檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡，其中該紅外線截止濾光片包括一玻璃基板、形成於該玻璃基板頂面的一紅外線反射層，及形成於該玻璃基板底面的一抗反射層，而該檢測方法包括底下步驟：(a).以紫外線照射該紅外線截止濾光片，其中該紫外線係從該紅外線截止濾光片之紅外線反射層進入該紅外線截止濾光片；(b).以一影像擷取裝置取得該紅外線截止濾光片反射該紫外線後所形成的一光影成像；(c).運用影像識別技術檢查該光影成像中是否有一黑影；以及(d).若有，進一步運算該黑影的灰階程度，藉以判定該黑影是否為氣泡導致。
  5. 一種氣泡瑕疵檢測方法，用以同時檢測一紅外線截止濾光片內是否殘存有氣泡以及是否有表面瑕疵，其中該紅外線截止濾光片包括一玻璃基板、形成於該玻璃基板頂面的一紅外線反射層，及形成於該玻璃基板底面的一抗反射層，而該檢測方法包括底下步驟：(a).以紫外線及紅外線照射該紅外線截止濾光片，其中該紫外線係從該紅外線截止濾光片之紅外線反射層進入該紅外線截止濾光片，而該紅外線則將被該紅外線反射層反射；(b).以一影像擷取裝置同時取得該紅外線截止濾光片反射該紫外線以及該紅外線後所形成的一光影成像；(c).運用影像識別技術檢查該光影成像中是否有一黑影；以及(d).若有，進一步運算該黑影的灰階程度，藉以判定該黑影是氣泡或是表面瑕疵導致。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之氣泡瑕疵檢測方法，其中在步驟(a)中，該紫外線及紅外線係先經過混光後再一併照射該紅外線截止濾光片。
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