TWM477570U - 影像擷取系統及其光學架 - Google Patents

Description

影像擷取系統及其光學架

本創作係關於一種影像擷取系統，特別是指一種利用光學架來縮短工作距離的影像擷取系統。

銅箔基板、光學板材、光學膜片、擴散板或導光板等板材或無紡布、紙張等連續生產的材料，大都以大量生產的方式來製造。這些材料表面是否具有缺陷或者是汙點，對於後端產品的品質而言具有關鍵性的影響。因此，在這些材料製作完成後，須對材料表面進行檢測，以藉此淘汰或修復表面具有缺陷的材料。

請參照圖1，顯示習知的檢測裝置檢測待測物的示意圖。習知的檢測裝置1包括攝像機10及光源11。光源11產生多條光線L入射於待測物12，由待測物12表面反射的光線並由攝像機10接收，以從待檢測面擷取影像。攝像機10並外接處理單元(未繪示)，以從影像分析待檢測面是否有缺陷存在。

一般而言，攝像機10鏡頭的焦距與視野(Field of View)成反比。也就是說，當攝像機10的工作距離固定時，焦距較小的鏡頭可擷取到較大的影像範圍，但在影像邊緣會產生變形而使影像較為模糊。為了得到較清晰的檢測影像，攝像機10可更換焦距較長的鏡頭，來對待測物12表面做檢測。然而，使用焦距較長的鏡頭所擷取到的影像範圍較窄。舉例而言，當攝像機10設置於圖1中的位置A，使用長焦距鏡頭觀察待測物12表面時，其檢測寬度為W1。若待測物12的寬度W2大於攝像機10的檢測寬度W1時，攝像機10就無法拍攝到待測物12兩側邊區域的影像。此時，須 將工作距離加大，也就是將將攝像機10由位置A移動到位置B，使檢測距離由D1調整成D2，攝像機10的檢測寬度才能和待測物12的寬度W2相當。需先說明的是，前述的工作距離是指攝像機10的鏡頭至待測物12表面的距離，而檢測距離是指攝像機10本體至待測物12表面的距離。

然而，實際上應用攝像機10對待測物進行檢測時，不一定每個廠房都有足夠的空間或距離，可以使攝像機10和待測物12表面保持適當距離，來對待測物12進行檢測。

本創作提供的影像擷取系統及光學架，可應用於前述的檢測裝置，其利用至少二反射鏡的設置來改變光入射於線型影像感測器的路徑，而縮短線型影像感測器與待測物之間的距離。

本創作其中一實施例提供一種影像擷取系統，用以配合一線性光源觀察一待測物的表面，線性光源用以產生所需光線投射至待測物表面，以形成一檢測亮區。影像擷取系統包括光學架及線性影像感測器。光學架具有一第一反射鏡及一第二反射鏡。線性影像感測器設置於光學架上，其中檢測亮區的檢測影像藉由第二反射鏡投射至第一反射鏡，並藉由第一反射鏡投射至線性影像感測器而被擷取，並且線性影像感測器至待測物表面的距離小於線性影像感測器的等效物距。

本創作另一實施例更提供一種光學架，應用於前述的影像擷取系統。光學架包括框體、固定座、第一反射鏡及第二反射鏡。框體具有複數條相互組接而成的框條。固定座架設於其中一框條上，以放置一線性影像感測器。第一反射鏡及第二反射鏡設置於框體上。第二反射鏡，用以接收多條光線，並將這些光線投射至第一反射鏡，其中當線性影像感測器架設於固定座上時，第一反射鏡將這些光線再投射至線性影像感測器的光感測區。

本創作實施例所提供的影像擷取系統及光學架，透過反射鏡 的設置來調整光路，可縮短線性影像感測器與待測物的距離。

為了能更進一步瞭解本創作為達成的技術、方法及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明、圖式，相信本創作的特徵，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧習知檢測裝置

10‧‧‧攝像機

W1‧‧‧檢測寬度

W2、W‧‧‧待測物寬度

D1、D2、D‧‧‧檢測距離

A、B‧‧‧位置

11‧‧‧光源

12、4‧‧‧待測物

4a、4b‧‧‧表面

2‧‧‧影像擷取系統

20‧‧‧線性影像感測器

21、21’‧‧‧光學架

210、210’‧‧‧本體

2100‧‧‧開口

210a’、210b’‧‧‧框條

211‧‧‧第一反射鏡

211a‧‧‧第一基材

211b‧‧‧第一塗層

211f‧‧‧第一反射面

212‧‧‧第二反射鏡

212a‧‧‧第二基材

212b‧‧‧第二塗層

212f‧‧‧第二反射面

H1‧‧‧第一距離

H2‧‧‧第二距離

H3‧‧‧第三距離

3‧‧‧線性光源

L‧‧‧光線

L’‧‧‧反射光線

5‧‧‧輸送裝置

I‧‧‧輸送方向

213‧‧‧固定座

R1‧‧‧第一反射面長度

R2‧‧‧第二反射面長度

圖1 顯示習知的檢測裝置檢測待測物的示意圖。

圖2 顯示本創作實施例的影像擷取系統應用於檢測待測物的示意圖。

圖3 顯示本創作另一實施例的影像擷取系統應用於檢測待測物的示意圖。

請參照圖2，顯示本創作實施例的影像擷取系統應用於檢測待測物的示意圖。影像擷取系統2用以配合一線性光源3觀察連續式或非連續式生產的待測物4的表面。圖2中所繪示的待測物4在本創作實施例中為板材。影像擷取系統2是觀察待測物4的其中一表面4a，以對待測物4的表面4a進行檢測。在一實施例中，待測物4可以是單片檢驗的銅箔基板、增亮膜、擴散板或導光板等光電領域所使用的元件，或者是連續生產的玻璃、不織布、紙張或薄膜等。

前述的表面4a可以是待測物4的上表面或下表面。也就是說，當待測物4位於影像擷取系統2下方時，影像擷取系統2可觀察待測物4的上表面。當待測物4位於影像擷取系統2的上方時，影像擷取系統2可觀察待測物4的下表面。在本實施例中，影像擷取系統2是擷取待測物4上表面的影像。

另外，本實施例中的線性光源3可以是一燈管或是多個排列成矩形或一直線的LED。線性光源3用以產生多條光線L，投射 至待測物4的表面4a，以在表面4a形成檢測亮區。在圖2所示的實施例中，線性光源3和影像擷取系統2是設置於待測物4的相同側。但在其他實施例中，線性光源3和影像擷取系統2也可以分別放置於待測物4的相反側，此實施例將於後文中詳細描述。

要特別說明的是，影像擷取系統2由檢測亮區所擷取的影像是條狀影像。在本創作實施例中，待測物4被一輸送裝置5依箭頭方向傳送至影像擷取系統2下方。當待測物4通過影像擷取系統2的下方時，影像擷取系統2由待測物4的前端至後端對表面4a的每一個區域進行線掃描，以擷取待測物4表面4a的完整影像。

具體而言，本創作實施例的影像擷取系統2包括線性影像感測器20及光學架21，其中線性影像感測器20裝設於光學架21上。線性影像感測器20可為線型電荷耦合感測器(Charge Coupled Device,CCD)或是線型互補式金屬氧化半導體(complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS)感測器。另外，線性影像感測器20可與一處理單元(未圖示)建立信號連接。處理單元例如是數位訊號處理器(Digital Signal Processor，DSP)，可分析線性影像感測器20所擷取的影像，並判斷是否有缺陷或汙點存在於待測物4表面4a。

另外，光學架具有本體210、第一反射鏡211及第二反射鏡212。本體210的外形可大致為箱體或框體，在本實施例中，本體210的外形為箱體，而線性影像感測器20是裝設於箱體內。此外，第一反射鏡211及第二反射鏡212被組裝於箱體內。舉例而言，第一反射鏡211與第二反射鏡212中的任一者可以利用貼合或嵌合的方式，設置於箱體內側壁上，或者是利用卡合方式，設置於箱體兩相鄰內側壁之間。前述第一反射鏡211與第二反射鏡212於箱體內的設置方式並不以此為限。

當線性光源3投射光線L至待測物4的表面4a時，由檢測 亮區所產生的反射光線L’可藉由第二反射鏡212投射至第一反射鏡211，並藉由第一反射鏡211投射至線性影像感測器20的光感測區。也就是說，檢測亮區的檢測影像可依序被第二反射鏡212及第一反射鏡211反射，而被線性影像感測器20所擷取。本創作實施例中，箱體210具有一開口2100，第二反射鏡212設置於開口2100附近，可避免位於開口2100附近的箱體210遮擋由檢測亮區入射到第二反射鏡212的光線L’。整體而言，本創作實施例的影像擷取系統2藉由第一反射鏡211與第二反射鏡212的設置，可調整光路，使影像擷取系統2對待測物4表面4a的檢測距離D小於檢測影像的光路，其中此光路為檢測影像的光傳遞路徑，並等同於待測物4與線性影像感測器20之間的等效物距。

舉例而言，假設光線由待測物4的表面4a至第二反射鏡212經過第一距離H1，由第二反射鏡212至第一反射鏡211經過第二距離H2，且由第一反射鏡211至線性影像感測器20經過第三距離H3，則待測物4與線性影像感測器20之間的等效物距為第一距離H1，第二距離H2及第三距離H3的總和。也就是說，線性影像感測器20的等效物距並沒有減少，然而，由於光路的改變，使本創作實施例的影像擷取系統2具有較短的檢測距離D。此外，由於線性影像感測器20的等效物距沒有減少，因此線性影像感測器20的檢測寬度並不會因檢測距離縮短而受到影響。

在一實施例中，第一反射鏡211具有第一基材211a及第一塗層211b，第二反射鏡212具有第二基材212a及第二塗層212b，其中第一塗層211b形成於第一基材211a表面而形成第一反射面211f，而第二塗層212b形成於第二基材212a表面而形成第二反射面212f。前述的反射光線L’是在第二反射面212f被投射到第一反射面211f，再由第一反射面211f進入線性影像感測器20的光感測區。

第一塗層211b與第二塗層212b的材料可選自由銀、鋁、銦 及其任意組合所組成的群組其中之一種。另外，可利用蒸鍍或濺鍍製程將第一塗層211b與第二塗層212b分別形成於第一基材211a與第二基材212a上。第一基材211a與第二基材212a的材料可選擇玻璃，但並不以此為限。

另一方面，本創作實施例的影像擷取系統2觀察待測物4的表面4a時，線性影像感測器20的光軸不一定需要和待測物4的表面4a垂直。請參照圖3，顯示本創作另一實施例的影像擷取系統應用於檢測待測物的示意圖。本創作實施例中，影像擷取系統2配合線性光源3觀察待測物4，以對待測物4進行檢測。在本實施例中，待測物4具有寬度W，並由輸送裝置(圖為示)沿著圖3中的I方向輸送。

線性光源3的長軸方向與I方向垂直，而線性影像感測器20的光軸是和待測物4表面4a大致平行。換言之，藉由第一反射鏡211及第二反射鏡212的設置，線性影像感測器20的光感測區不一定要對準線性光源3，而可依照實際需求來調整。

本實施例中，待測物4為透光或半透光的材料，例如光學膜片或材質輕薄的衛材，待測物4並具有兩相對的表面4a及4b。在此情況下，線性光源3和影像擷取系統2可分別放置於待測物4的相反側。也就是說，線性光源3所產生的光線L由待測物4的其中一表面4b入射，再由待測物4的另一表面4a出射，並依序經由第二反射鏡212與第一反射鏡211的反射，而入射到線性影像感測器20的光感測區。

本創作實施例的光學架21’的本體210’包括一框體，在本實施例中，框體為一立方框體，而立方框體包括複數條框條210a’、210b’，這些框條210a’、210b’相互組接，其中多條框條210a’組成頂框及底框，而多條框條210b’支撐於頂框與底框之間。本實施例的光學架21’具有一固定座213。固定座213架設於其中一框條210a’(或210b’)上，以放置線性影像感測器20。在其他實施例 中，本體210’可更具有多個檔板，這些檔板可組接成一箱體，並圍設住框體。

線性影像感測器20可以卡合方式設置於固定座213上，並可由固定座213上拆卸。在一實施例中，固定座213樞設於框條210a’上，當線性影像感測器20裝設於固定座213上時，線性影像感測器20可相對於框條210a’旋轉。詳細而言，當線性影像感測器20旋轉時，其可以框條210a’為軸旋轉，或者以線性影像感測器20的光軸為軸而旋轉。也就是說，線性影像感測器20的旋轉軸可垂直或平行框條210a’，以調整線性影像感測器20的光接收方向。

本實施例中，第一反射鏡211及第二反射鏡212是樞設立方框體上。詳細而言，第一反射鏡211與第二反射鏡212的形狀為條狀。本實施例的第一反射鏡211兩端分別藉由一樞軸，設置於頂框中的兩相對框條210a’之間，使第一反射鏡211可相對框條210a’而旋轉。第二反射鏡212亦以相同方式樞設於兩相對框條210b’之間，使第二反射鏡212可相對框條210b’旋轉。在本創作實施例中，第一反射鏡211具有一第一長軸(未標號)，而第二反射鏡212具有一第二長軸(未標號)，且第一長軸與第二長軸朝相同方向延伸。透過旋轉第一反射鏡211(或第二反射鏡212)，使第一反射鏡211(或第二反射鏡212)以第一長軸(或第二長軸)為軸而旋轉，可微調光線入射線性影像感測器20的路徑。

在本實施例中，第一反射鏡211的第一反射面211f，與第二反射鏡212的第二反射面212f皆呈長條形。一般而言，物距越大，線性影像感測器20的視野也越大。由於第一反射鏡211至線性影像感測器20的物距小於第二反射鏡212至線性影像感測器20的等效物距，而第二反射鏡212至線性影像感測器20的等效物距又小於待測物4至線性影像感測器20的等效物距，因此，待測物4寬度W、第二反射面212a的長度R2及第一反射面211a 的長度R1滿足下列關係：W>R2>R1。

綜上所述，本創作的影像擷取系統利用線型影像感測器搭配光學架來觀察待測物表面，並可配合線性光源對待測物表面進行缺陷檢測。光學架上設有至少兩反射鏡，利用反射鏡的設置來改變光入射於線型影像感測器的路徑，可縮短線型影像感測器與待測物之間的檢測距離。並且，當線型影像感測器檢測待測物時，線型影像感測器的光軸也不一定要和待測物的表面垂直。因此，線性影像感測器的設置可依照空間大小來進行調整光學架可包括兩旋轉條，兩反射鏡分別設置於此二旋轉條上，藉以調整光路。

雖然本創作以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本創作之專利保護範圍內。

2‧‧‧影像擷取系統

D‧‧‧檢測距離

4‧‧‧待測物

4a‧‧‧表面

20‧‧‧線性影像感測器

21‧‧‧光學架

210‧‧‧本體

2100‧‧‧開口

211‧‧‧第一反射鏡

211a‧‧‧第一基材

211b‧‧‧第一塗層

211f‧‧‧第一反射面

212‧‧‧第二反射鏡

212a‧‧‧第二基材

212b‧‧‧第二塗層

212f‧‧‧第二反射面

H1‧‧‧第一距離

H2‧‧‧第二距離

H3‧‧‧第三距離

3‧‧‧線性光源

L‧‧‧光線

L’‧‧‧反射光線

5‧‧‧輸送裝置

Claims (14)

1. 一種影像擷取系統，用以配合一線性光源檢測一待測物的一表面，其中該線性光源產生多條光線，投射至該待測物，以在該表面形成一檢測亮區，該影像擷取系統包括：一光學架，包括一本體、一第一反射鏡及一第二反射鏡，其中該第一反射鏡及該第二反射鏡設置於該本體上；一線性影像感測器，設置於該本體上，其中該檢測亮區的一檢測影像藉由該第二反射鏡投射至該第一反射鏡，並藉由該第一反射鏡投射至該線性影像感測器而被擷取，該線性影像感測器至該表面的距離小於該線性影像感測器的等效物距。
2. 如請求項1所述的影像擷取系統，其中該本體為一立方框體，該第一反射鏡及該第二反射鏡樞設於該立方框體上。
3. 如請求項1所述的影像擷取系統，其中該本體為一箱體，該第一反射鏡及該第二反射鏡設置於該箱體內。
4. 如請求項1所述的影像擷取系統，其中該第一反射鏡具有一第一反射面，該第二反射鏡具有一第二反射面，該第一反射面及該第二反射面呈長條形，且該第二反射面的長度大於該第一反射面的長度。
5. 如請求項4所述的影像擷取系統，其中該待測物為一板材，且該板材的寬度大於該第二反射面的長度。
6. 如請求項4所述的影像擷取系統，其中該第一反射鏡包括一第一基材及一第一塗層，且該第一塗層位於該第一基材表面而形成該第一反射面。
7. 如請求項6所述的影像擷取系統，其中該第二反射鏡具有一第二基材及一第二塗層，且該第二塗層位於該第二基材表面而形成該第二反射面。
8. 如請求項7所述的影像擷取系統，其中該第一塗層及該第二塗層的材料選自由銀、鋁、銦及其任意組合所組成的群組其中之一 種。
9. 一種光學架，應用於一影像擷取系統，該光學架包括：一本體，該本體包括複數條相互組接而成的框條；一固定座，架設於其中一該框條上，用以放置一線性影像感測器；一第一反射鏡，設置於該些框條上；及一第二反射鏡，設置於該些框條上，用以接收由一待測物表面所反射的多條光線，並將該些光線投射至該第一反射鏡，其中當該線性影像感測器架設於該固定座上時，該第一反射鏡將該些光線投射至該線性影像感測器的光感測區。
10. 如請求項9所述的光學架，其中該第一反射鏡具有一第一反射面，該第二反射鏡具有一第二反射面，該第一反射面及該第二反射面成長條形，且該第二反射面的長度大於該第一反射面的長度。
11. 如請求項9所述的光學架，其中該第一反射鏡具有一第一長軸，該第二反射鏡具有一第二長軸，且該第一長軸與該第二長軸朝相同方向延伸。
12. 如請求項11所述的光學架，其中該本體為一框體或一箱體。
13. 如請求項9所述的光學架，其中該第一反射鏡樞設於其中該二框條上，該第二反射鏡樞設於另外該二框條上。
14. 如請求項9所述的光學架，其中該固定座樞設於該框條上。