TWI819285B - 透射光學系統的檢查裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種透射光學系統的檢查裝置，能夠以高靈敏度檢測被檢體的缺陷。本發明的例示性的實施方式所涉及的透射光學系統的檢查裝置包括：光源，向被檢體照射光；聚光透鏡，在被檢體上形成光的焦點；遮光部，局部地遮擋由聚光透鏡集中的光；以及拍攝部，接收通過被檢體後的光而取得影像，光源的寬度相對於遮光部的寬度的比例為1：1~8：1。由此，能夠以高靈敏度檢測被檢體的缺陷。
Description
本發明是有關於一種透射光學系統的檢查裝置，且特別是有關於一種活用物件體的透射影像的透射光學系統的檢查裝置。
以往，使用自動化設備透過機械裝置自動地進行基於目視的檢查方法。做為自動化檢查裝置的透射光學系統的檢查裝置被活用於發現具有平坦的表面的物質的表面缺陷的用途。
例如，對於做為圖像顯示裝置的部件而包含的玻璃以及各種光學薄膜，為了提高圖像顯示裝置的影像輸出品質，要求玻璃以及光學薄膜的表面平滑且平坦。
尤其地，在做為延遲膜、偏振片、相位差薄膜等用於圖像顯示裝置的光學薄膜的情況下，需要其表面非常平坦。
但是，玻璃以及光學薄膜在製造或者處理的過程中，經常在其表面產生損傷(Scratch)、異物、氣泡、凹凸、破裂、扭曲或者斷裂等的缺陷。
為了提高圖像顯示裝置的影像品質，需要以高靈敏度檢測這些缺陷。例如，在韓國專利公開第10-2017-0010675號公報中公
開了光學薄膜的檢查裝置，但在檢測更微細的缺陷方面存在極限。
本發明的課題在於提供一種檢測解析度優異的光學系統的檢查裝置。
根據本發明之一方面，提出一種透射光學系統的檢查裝置，包括：光源，向被檢體照射光；聚光透鏡，在所述被檢體上形成所述光的焦點；遮光部，局部地遮擋由所述聚光透鏡集中的光；以及拍攝部，接收通過所述被檢體後的光而取得影像，所述光源的寬度相對於所述遮光部的寬度的比例為1：1~8：1。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源、所述聚光透鏡以及所述拍攝部排列成一列。
在所述專案2中，透射光學系統的檢查裝置為，所述遮光部與所述光源、所述聚光透鏡以及所述拍攝部配置在直線上。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源以及所述遮光部具有條(bar)形狀。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源與所述被檢體之間的距離相對於所述光源與所述遮光部之間的距離的比例為3：1~17.5：1。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述遮光部的寬度為5~10mm。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源的寬度為6~40mm。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源與所述遮光部之間的距離為4~10mm。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述光源與所述被檢體之間的距離為30~70mm。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，由所述遮光部遮擋通過所述聚光透鏡後的光中的相對於所述被檢體垂直地入射的光。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述遮光部在平面上相對於所述被檢體的輸送方向以45度(°)以上且小於90度的角度傾斜地配置。
在所述專案1中，透射光學系統的檢查裝置為，所述被檢體在表面上包括缺陷部，未被所述遮光部遮擋的光中的被所述缺陷部折射、衍射或者散射的光由所述拍攝部收集。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
100,200:光學系統的檢查裝置
110,210:光源
130,230:聚光透鏡
150:遮光部
170,270:被檢體
172:缺陷部
190,290:拍攝部
w1,w2:寬度
d1,d2:距離
θ:角度
第1圖以及第2圖是表示例示性的實施方式的透射光學系統的檢查裝置的概要圖。
第3圖以及第4圖是表示比較例的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
第5圖~第7圖是表示幾個實施方式的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
第8圖~第10圖是表示幾個實施方式的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
本發明的例示性的實施方式提供一種透射光學系統的檢查裝置，其包括在被檢體上形成光的焦點的聚光透鏡、局部地遮擋由聚光透鏡集中的光的遮光部、以及接收通過被檢體後的光而取得影像的拍攝部，遮光部與光源的寬度的比例為1：1~8：1。由此，能夠以高靈敏度檢測被檢體的缺陷。
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行更具體的說明。但是，本說明書所附的附圖例示本發明的優選實施方式，起到與發明的詳細說明一起有助於進一步理解本發明的技術思想的作用，因此，本發明並不僅限定於附圖所記載的事項來解釋。
本說明書中使用的術語“被檢體的輸送方向”是指被檢體的平面上的所述被檢體的長度方向。
第1圖以及第2圖是表示例示性的實施方式的透射光學系統的檢查裝置的概要圖。
參照第1圖以及第2圖，透射光學系統的檢查裝置100(以下，簡稱為“檢查裝置”)能夠包括光源110、遮光部150以及拍攝部190。根據例示性的實施方式，被檢體170能夠位於拍攝部190與遮光部150之間。
光源110能夠向被檢體170照射光。做為光源110的非限定性例子，可舉出LED、金屬鹵化物燈、螢光燈以及鹵素燈等。例如，光源110也可以為條形狀或者棒狀。
被檢體170能夠配置在光源110與拍攝部190之間，可以從光源110照射光。此外，從光源110發射的光中的未被遮光部150遮擋的光能夠通過被檢體170而被拍攝部190收取。
被檢體170例如可以為板狀、薄膜狀或者片狀的物質，例如，可以放置在透明的輸送帶上輸送，或者一邊通過輥捲繞一邊輸送。
被檢體170能夠包括玻璃或者光學薄膜。所述光學薄膜或者所述玻璃可以插入到OLED裝置、LCD裝置等中。所述光學薄膜例如能夠包括偏振板、延遲膜、封裝薄膜、窗膜、保護薄膜以及觸摸感測器薄膜。
被檢體170能夠包括缺陷部172。缺陷部172例如能夠包括損傷、劃痕、破裂、凹陷、異物或者斷裂等，可以指被檢體170的表面的不均勻以及不均質的部分。到達缺陷部172的光例如可以通過折射、衍射或者散射而改變行進路徑。
被檢體170可以是具有透明性或者透射性的物質，也可以是至少具有半透明性的物質。此外，所述光可以通過所述衍射或者散射改變光的行進路徑而向拍攝部190行進，因此也可以是不透明的物質。
遮光部150配置在被檢體170與光源110之間，能夠
局部地遮擋所述光。例如，遮光部150能夠與被檢體170平行地配置。例如，能夠通過遮光部150遮擋從光源110發射的光中的朝向拍攝部190實質上直行行進的光。
遮光部150能夠由遮擋光的材質的物質形成。“遮擋光”是指實質上不通過光。例如，遮光部150能夠由光的透射率小於10%的物質形成。
此外，遮光部150例如能夠由吸收或者反射光的材質的物質形成。做為遮光部150的非限定性例子，可舉出金屬板以及不透明塑膠等。
所述“局部地遮擋光”是指不完全遮擋所述光，例如可以指遮擋所述光的50%~90%。
如果遮擋率在所述範圍內，則光量不會變得過多，因此能夠較暗地維持由拍攝部190取得的圖像的背景，此外，光量不會變得過少，因此能夠明亮地檢測出缺陷，從而能夠確保檢查裝置100的檢測能力。
拍攝部190能夠獲取通過被檢體170後的光而取得影像。例如，能夠從未被遮光部150遮擋而通過被檢體170的光取得圖像。拍攝部190例如包括CCD相機，例如能夠包括線掃描相機(Line-scan Camera)、區域相機(Area Camera)。
例如，在拍攝部190收取光的情況下，由拍攝部190取得的圖像被明亮地顯示，在未收取光的情況下，由拍攝部190取得的圖像被暗淡地顯示。
更具體而言，第1圖是表示在幾個實施方式中向被檢體170的沒有缺陷的部分照射光的情況下的概要圖，第2圖是表示在幾個實施方式中向被檢體170的缺陷部172照射光的情況下的概要圖。
如第1圖所示，在向被檢體170中的沒有缺陷的部分照射光的情況下，所述光中的朝向拍攝部190實質上直進的光被遮光部150遮擋，避開遮光部150而行進的光能夠到達被檢體170。所述光能夠通過被檢體170而直進。所述“直進”是指光的行進路徑不變化而實質上被維持，例如，能夠包括在約10度的範圍內折射的情況。
在該情況下，所述光可能無法收取於拍攝部190。因此，由拍攝部190取得的圖像可能被暗淡地顯示。
與此相對，如第2圖所示，在向被檢體170的缺陷部172照射光的情況下，所述光到達所述缺陷(例如，劃痕)而被衍射、散射或者折射，所述光的行進路徑可變更。
在該情況下，被衍射、散射或者折射的光的一部分被收取於拍攝部190，由拍攝部190取得的圖像可被明亮地顯示。
因此，在被檢體170沒有缺陷的情況下所述圖像被暗淡地顯示，在有缺陷的情況下所述圖像被明亮地顯示。因而，所述圖像在暗的背景中僅與缺陷部172對應的部分被明亮地顯示，因此，能夠透過檢查裝置100容易地檢測到被檢體170的微細的缺陷。
在例示性的實施方式中，光源110的寬度(w2)相對於遮光部150的寬度(w1)的比例為1：1~8：1，可以優選為1：1~3.5：1。
在例示性的實施方式中，遮光部150的寬度(w1)可以為
5~10mm。如果遮光部150的寬度(w1)在所述範圍內，則能夠提高檢測性能。遮光部150的寬度(w1)可以優選為5~9mm、6~10mm、5~8mm或者6~8mm。
在例示性的實施方式中，光源110的寬度(w2)可以為6~40mm。如果光源110的寬度(w2)在所述範圍內，則能夠提高檢測性能。光源110的寬度(w2)可以優選為6~30mm或者6~21mm。
在例示性的實施方式中，光源110與被檢體170之間的距離(d2)相對於光源110與遮光部150之間的距離(d1)的比例可以為3：1~17.5：1，可以優選為3.75：1~15：1。
在例示性的實施方式中，光源110與遮光部150之間的距離(d1)可以為4~10mm。如果光源110與遮光部150之間的距離(d1)在所述範圍內，則能夠提高檢測性能。光源110與遮光部150之間的距離(d1)可以優選為4~9mm或者4~8mm。
在例示性的實施方式中，光源110與被檢體170之間的距離(d2)可以為30~70mm。如果光源110與被檢體170之間的距離(d2)在所述範圍內，則能夠提高檢測性能。光源110與被檢體170之間的距離(d2)可以優選為30~65mm、35~65mm或者30~60mm。
在例示性的實施方式中，“w1”、“w2”、“d1”以及“d2”能夠滿足下述公式1。
在幾個實施方式中，光源110能夠照射400~700nm或者500~600nm的波長的光。在該情況下，當光源110以及遮光部150具有上述的尺寸以及位置時，能夠提高缺陷檢測能力。
在幾個實施方式中，缺陷部172的寬度可以為0.2~20μm。缺陷部172的寬度是指與被檢體170的移動方向平行的方向上的缺陷部172的兩端部間的距離。
在幾個實施方式中，遮光部150與被檢體170之間的距離相對於遮光部150的寬度(w1)的比例可以為5：1~10：1。如果在所述範圍內，則能夠提高缺陷檢測能力。遮光部150與被檢體170之間的距離相對於遮光部150的寬度(w1)的比例可以優選為6：1~9：1。
第3圖以及第4圖是表示比較例的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
參照第3圖，比較例的透射光學系統的檢查裝置200包括光源210以及拍攝部290，不具備實施例的檢查裝置100所包括的遮光膜150。對於與第1圖以及第2圖實質上相同的構成以及/或者構造省略說明。
在省略遮光部150的情況下，從光源210向拍攝部290的方向實質上直進的光未被遮擋而由拍攝部290收取。在該情況下，與實施例的檢查裝置100不同，收取於拍攝部290的光量過多，所取得的圖像整體上被明亮地顯示。
在被檢體270中的有缺陷的部分，有可能引起到達所述缺陷的光的折射、衍射或者散射。在該情況下，所述光的行進路徑變
化，所述光可能避開拍攝部290而行進。因此，在影像中所述缺陷部分被更暗淡地顯示。
在第4圖中，沿縱向橫切中央的暗的部分相當於存在於被檢體270的所述缺陷，與沒有缺陷的部分相比被更暗淡地顯示。
因而，在不具備遮光部150的情況下，如第4圖所示，沒有缺陷的部分與有缺陷部分的顏色以及明亮度的差不大，因此有時缺陷的檢測能力降低。
在幾個實施方式中，檢查裝置100能夠進一步包括配置在光源110與遮光部150之間的聚光透鏡130。聚光透鏡130例如起到一邊使直進光通過一邊進行聚光的功能，能夠包括凹透鏡等。
聚光透鏡130可以與光源110形成一體，做為一個部件包含於光源110。進而，可以到遮光部150為止與聚光透鏡以及光源110形成一體，做為一個部件包含於光源110。
根據一實施方式，聚光透鏡130能夠配置成在被檢體170的表面上形成焦點。
在被檢體170的表面上形成所述焦點的情況下，到達缺陷部172的光量能夠增加。由此，在缺陷部172由於衍射、散射或者折射而路徑變化的光量增加，收取於拍攝部190的光量也增加，能夠使缺陷的檢測能力增加。
在幾個實施方式中，遮光部150能夠具有與光源110或者聚光透鏡130在平面上局部地重疊的條(bar)形狀。
例如，光源110或者聚光透鏡130也能夠具有所述條形
狀，通過具有所述條形狀的遮光部150，能夠在所述條形狀的長度方向上均勻地遮擋從光源110發出並通過聚光透鏡130而聚光的光。由此，使收取於拍攝部190的光量減少，所取得的圖像維持暗的背景，從而能夠提高缺陷的檢測能力。
在一實施方式中，能夠通過遮光部150遮擋通過聚光透鏡130後的光中的相對於被檢體170垂直地入射的光。
所述“垂直地入射的光”是指實質上垂直地入射的光，例如，能夠包括由聚光透鏡130折射而向約60度~90度的角度內的範圍入射的光。
通過遮擋所述垂直地入射的光，能夠進行調節以使收取於拍攝部190的光量不變得過多，能夠較暗地維持所取得的圖像的背景。
根據一實施方式，光源110、聚光透鏡130、遮光部150以及拍攝部190能夠在相對於被檢體170垂直的方向上排列成一列。
如第1圖以及第2圖所示，當如上所述那樣排列光源110、聚光透鏡130、遮光部150以及拍攝部190時，能夠容易地在被檢體170的表面上形成焦點，向所述焦點對稱地入射光，由此能夠使在各個方向上形成的缺陷的檢測能力增加。
第5圖~第7圖是表示幾個實施方式所涉及的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
在幾個實施方式中，如第5圖所示，遮光部150能夠在平面上相對於被檢體170的輸送方向垂直地配置。所述“垂直”是指實
質上能夠以90度的角度識別的角度，例如能夠包括80度~100度的角度。
例如，光源110也能夠配置在與遮光部150相同的方向上。由此，對在被檢體170的寬度方向上形成的缺陷照射的光量增加，能夠提高所述缺陷的檢測能力。
因而，如第6圖以及第7圖所示，能夠在所取得的圖像上容易地識別形成為厚度薄的線形的劃痕那樣的缺陷，能夠提高缺陷的檢測解析度。
第8圖~第10圖是表示幾個實施方式所涉及的透射光學系統的檢查裝置以及從其取得的圖像的圖。
在幾個實施方式中，如第8圖所示，遮光部150能夠在平面上相對於被檢體170的輸送方向以45度以上且小於90度的角度傾斜地配置。在第8圖中，用θ表示遮光部150與被檢體170的輸送方向所成的角度。
可以在被檢體170以各個方向以及形狀形成缺陷部172。例如，在缺陷部172延長的方向與配置遮光部150以及光源110的方向實質上垂直的情況下，有時到達缺陷部172的光量少而缺陷的檢測能力降低。
例如，在遮光部150的配置角度為所述範圍的角度的情況下，能夠以高靈敏度檢測出在被檢體170的輸送方向上形成的缺陷以及與所述輸送方向垂直地形成的缺陷這雙方。由此，能夠通用地(以實質上均勻的靈敏度)檢測出以各個方向和形狀形成的缺陷。
第9圖是從與第6圖的被檢體相同的被檢體的相同部分取得的圖像。第10圖是從與第7圖的被檢體相同的被檢體的相同部分取得的圖像。此外，第10圖以及第7圖是從在與被檢體的輸送方向平行的方向上形成的劃痕取得的圖像。
根據這些，在相對於被檢體170的輸送方向以特定的角度形成的劃痕的情況下，如第9圖所示，(與第6圖比較)能夠進一步提高檢測靈敏度。
此外，在相對於被檢體170的輸送方向平行地形成的劃痕的情況下，如第10圖所示，與第7圖所示的圖像相比，能夠進一步提高檢測靈敏度。
根據幾個實施方式，被檢體170在內部包括劃痕，未被遮光部150遮擋的光中的被所述劃痕衍射的光由拍攝部190收集。由此，通過所述衍射，厚度薄的劃痕也能夠由檢查裝置100檢測出來，能夠提高檢測解析度。
在幾個實施方式中，可以準備包含缺陷的被檢體，在所述被檢體的下方配置遮光部之後照射光，以使得相對於所述被檢體的垂直光由所述遮光部濾波。然後，收集因所述缺陷而衍射的光並取得圖像，由此能夠檢查被檢體的缺陷。
以下，為了幫助本發明的理解而提出了優選的實施例，但這些實施例只不過是例示本發明而已，不限制所附的申請專利範圍。對於這些實施例，能夠在本發明的範疇以及技術思想的範圍內施加各種變更以及修正，這對於本領域技術人員來說是顯而易見的，這些變
形以及修正當然也屬於所附的權利要求的範圍。
實施例
如第1圖所示那樣配置照明、遮光部、偏振薄膜(被檢體)以及相機。
偏振薄膜包括線寬約50μm的劃痕，向劃痕所處的區域照射約550nm的波長的光，從由相機取得的光得到檢查圖像。
計算在檢查圖像上形成有劃痕的區域的亮度(灰度；0~255單位)與其周邊區域(暗部)的亮度差，並用檢測強度表示。
實驗例1：基於遮光部的寬度(w1)的檢測性能的評價
在w2：21mm、d1：6mm、d2：50mm的條件下一邊改變w1一邊得到檢查圖像以及檢測強度。光源的寬度(w2)相對於遮光部的寬度(w1)的比值(w2/w1)分別為1.4、2.1、2.625、3.5、5.25及10.5。當比值(w2/w1)為3.5，且比值(d2/d1)為8.333333時，所述拍攝部檢測到的光強度最強。
表1對應圖(橫軸為w2/w1，縱軸為檢測強度)
實驗例2：基於光源的寬度(w2)的檢測性能的評價
在w1：6mm、d1：6mm、d2：50mm的條件下一邊改變w2一邊得到檢查圖像以及檢測強度。
實驗例3：基於光源-遮光部的距離(d1)的檢測性能的評價
在w1：6mm、w2：21mm、d2：50mm的條件下一邊改變d1一邊得到檢查圖像以及檢測強度。光源與被檢體之間的距離(d2)相對於光源與光部之間的距離(d1)的比值(d2/d1)分別為4.166667、5、6.25、8.333333、12.5、25及50。
表3對應圖(橫軸為d2/d1，縱軸為檢測強度)
實驗例4：基於光源-被檢體的距離(d2)的檢測性能的評價
在w1：6mm、w2：21mm、d1：6mm的條件下一邊改變d2一邊得到檢查圖像以及檢測強度。
【表4】
在本發明的實施方式所涉及的光學系統的檢查裝置中，透過遮光部遮擋從光源向拍攝部直進的光，由拍攝部取得的圖像整體上被暗淡地顯示。
在被檢體中的有缺陷的部分中，到達所述缺陷的光通過衍射、散射或者折射而行進路徑變化，在拍攝部收取所述光。
由此，能夠取得沒有缺陷的部分被暗淡地顯示、僅有缺陷的部分被明亮地顯示的圖像，容易地檢測微細的尺寸的缺陷。
此外，通過使用聚光透鏡對光進行聚光，使未被遮光部遮擋而到達所述缺陷的光的量增加，能夠提高缺陷的檢測靈敏度。
並且，通過將所述遮光部與所述光源相對於被檢體的輸送方向以特定的角度配置，能夠實質上以均勻的靈敏度檢測在所述被檢體上在各個方向上形成的各種尺寸和形狀的缺陷。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之
保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:光學系統的檢查裝置
110:光源
130:聚光透鏡
150:遮光部
170:被檢體
190:拍攝部
w1,w2:寬度
d1,d2:距離
Claims (11)
- 一種透射光學系統的檢查裝置，包括：一光源，向被檢體照射光；一聚光透鏡，在所述被檢體上形成所述光的焦點；一遮光部，局部地遮擋由所述聚光透鏡集中的光；以及一拍攝部，接收通過所述被檢體後的光而取得影像，所述光源的寬度(w2)相對於所述遮光部的寬度(w1)的比值(w2/w1)為2.625至3.5，所述光源與所述被檢體之間的距離(d2)相對於所述光源與所述遮光部之間的距離(d1)的比值(d2/d1)為6.25至12.5，當比值(w2/w1)為3.5，且比值(d2/d1)為8.333333時，所述拍攝部檢測到的光強度最強。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述光源、所述聚光透鏡以及所述拍攝部排列成一列。
- 根據請求項2所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述遮光部與所述光源、所述聚光透鏡以及所述拍攝部配置在直線上。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述光源以及所述遮光部具有條形狀。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述遮光部的寬度為5~10mm。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述光源的寬度為6~40mm。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述光源與所述遮光部之間的距離為4~10mm。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述光源與所述被檢體之間的距離為30~70mm。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，由所述遮光部遮擋通過所述聚光透鏡後的光中的相對於所述被檢體垂直地入射的光。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述遮光部在平面上相對於所述被檢體的輸送方向以45度以上且小於90度的角度傾斜地配置。
- 根據請求項1所述的透射光學系統的檢查裝置，其中，所述被檢體在表面上包括缺陷部，未被所述遮光部遮擋的光中的被所述缺陷部折射、衍射或者散射的光由所述拍攝部收集。
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