TW201917375A - 光學檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種光學檢測方法，用以檢測一透光物件上是否存在瑕疵，該光學檢測方法包含：提供一光源模組及一影像擷取模組，透光物件配置於光源模組及影像擷取模組之間，光源模組提供光束以照射透光物件，其中影像擷取模組具有一受光軸；提供一遮光片並配置遮光片於光源模組及透光物件之間，以遮蔽該光源模組提供的部分光束；由影像擷取模組之其中一側面觀之，受光軸與遮光片之一側緣之間的一間隙距離之變異不大於±1mm。

Description

光學檢測方法

本創作是關於檢測方法，且特別是有關於用於檢測透光物件瑕疵的光學檢測方法。

光學檢測系統常應用於製造業中，其利用光學照明配合影像擷取來取得產品的表面狀態，以檢測產品表面是否存在有凹或凸的瑕疵；此為品管之一重要環節。

一般在對光學薄膜或板材在進行瑕疵檢測時，會將光源產生的所有光束全數地投射到待測物件以照亮待測物件，進而使瑕疵顯像。然而，當待測物件為透光物件且厚度低於一預定值時，讓光源產生的光束全數地投射到其上時，反而不利於缺陷顯像。

依據本創作提供一種光學檢測方法，用以檢測一透光物件上是否存在瑕疵，該光學檢測方法包含：提供一光源模組及一影像擷取模組，透光物件配置於光源模組及影像擷取模組之間，光源模組提供光束以照射透光物件，其中影像擷取模組具有一受光軸；提供一遮光片並配置遮光片於光源模組及透光物件之間，以遮蔽該光源模組提供的部分光束；其中，由影像擷取模組之其中一側面觀之，受光軸與遮光片之一側緣之間的一間隙距離之變異不大於±1mm。

根據本創作另提供一種光學檢測方法，用以檢測一透光物件上是否存在瑕疵；前述的光學檢測方法包含如下步驟：提供一光源模組及一影像擷取模組，透光物件配置於光源模組及影像擷取模組之間，光源模組提供一光束以照射透光物件，影像擷取模組具有一受光軸；以及提供一遮光片，具有一狹縫並配置於光源模組及影像擷取模組之間，以遮蔽光源模組提供的部分光束；其中，由影像擷取模組之其中一側面觀之，受光軸貫穿遮光片非形成狹縫之處。

本創作揭示一種光學檢測裝置10，利用線掃瞄(line-scan)來檢測透光物件30上是否存在有亮點、膠塊或刮痕等瑕疵；前述的透光物件30可為背光板、導光板、觸控薄膜基板、高密度塗膜均光板或偏光片等厚度介於0.1毫米(millimeter，縮寫：mm)至0.25毫米的(光學)薄膜或(光學)板材。

請參見圖1至圖3，其等分別繪示依照本創作第一實施方式之光學檢測裝置之俯視圖及不同視角的側視圖；其中，由圖3右側觀之，可得到圖2所繪示之光學檢測裝置10。在圖1至圖3中，光學檢測裝置10包含一光源模組110、一影像擷取模組120及一遮光片130；待檢測的透光物件(以下稱「透光物件」)30配置於光源模組110及影像擷取模組120之間，其可由圖3的左側進入光學檢測裝置10，沿著X軸向右移動並離開光學檢測裝置10。總言之，光源模組110及影像擷取模組120配合構成一背光式光學檢測裝置。

在此要特別說明的是，在對透光物件30進行瑕疵檢測時，可選擇使透光物件30等速地由圖3所示的光學檢測裝置10的左側向右側移動來執行檢測程序，或者使得由圖3左側向右側移動之透光物件30於光學檢測裝置10中定點停留來執行檢測程序。其次，透光物件30可透過捲繞傳輸(Roll-to-Roll)由光學檢測裝置10的左側向右側移動來執行檢測程序，或者透光物件30可以放置於透光承載台(圖中未示)上，經透光承載台的帶動而由光學檢測裝置10的左側向右側等速移動或定點停留來執行檢測程序。

光源模組110提供一光束以照亮透光物件30。光源模組110可依據透光物件30或瑕疵的特性提供不同波長(或不同色溫)的光源，例如紅外光束、紫外光束或白光束。光源模組110可由發光二極體(Light Emitting Diode，縮寫：LED)、小型燈泡、高週波螢光燈管來實現；其中，發光二極體及小型燈泡可沿著Z軸方向排列使呈線性光源。

影像擷取模組120可為線性影像擷取模組，其具有一受光軸I並用以擷取穿透透光物件30的光束以供判斷透光物件30上是否存在有瑕疵。影像擷取模組120可包含沿著Z軸方向呈線性排列的複數影像感測器及至少一鏡頭(圖未示出)，每一影像感測器可為感光耦合元件(Charge-coupled Device，縮寫：CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，縮寫：CMOS)元件來實現；鏡頭用以將透光物件30的影像聚焦於影像感測器。

遮光片130設於光源模組110及透光物件30之間，用以避免光源模組110發出的光束全數地投射至透光物件30，以利於檢測透光物件30上是否存在瑕疵。

在此要特別說明的是，本創作的光學檢測裝置10主要用以檢測厚度約0.1mm至0.25mm的透光物件30上是否存在有瑕疵，歸因於透光物件30的厚度薄，光源模組110提供的光束能輕易地穿透透光物件30存在瑕疵及未存在瑕疵的地方，因此若讓光源模組110提供的光束全數地投射到透光物件30(即光源模組110及透光物件30之間不存在遮光片130)，則難以由影像擷取模組120所擷取到的影像中觀察到已存在的瑕疵，如圖24a及圖24b所示；其中，圖24a及圖24b分別為使光源模組110提供之光束全數地投射到透光物件30時之瑕疵影像及光強度分布圖。在圖24b中，瑕疵存在處的光強度幾乎相同於非瑕疵存在處的光強度，故難以觀察到瑕疵的存在。換言之，使光源模組110提供的光束全數地投射到透光物件30會讓光學檢測裝置10的影像對比度下降。

為了解決前段所述問題，本創作以配置在光源模組110及透光物件30之間的遮光片130來遮蔽光源模組110提供的部分光束，可以減少投射至透光物件30的光束(即避免光源模組110提供的光束全數地投射至透光物件30)，有利於由影像擷取模組120所擷取的影像中輕易地觀察到已存在的瑕疵，達到提高光學檢測裝置10的影像對比度的效果。圖4為本創作第一實施方式之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像；與圖24a所示的瑕疵影像相比，圖4已可明顯地觀察到已存在於透光物件30上的瑕疵。

復參見圖3；於Y軸上，遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2小於遮光片130與透光物件30之間的垂直距離△Y1，藉此可提高影像對比度；其中，遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2愈小，則光學檢測裝置10的影像對比度愈高。舉例來說，圖5所示內容為遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2為2mm時，光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像，圖6所示內容為遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2為12mm時，光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像。由圖5及圖6可以看出，在遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2為2mm時所測得的瑕疵影像對比度明顯優於遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2為12mm的瑕疵影像對比度。

此外，影像擷取模組120的受光軸I與遮光片130之一側緣131之間的一間隙距離△X之變異不大於±1mm。舉例來說，遮光片130可如圖3所示般配置以遮蔽受光軸I左側的全數光束及受光軸I右側的部分光束來提高瑕疵影像的對比度；當然，遮光片130也可如圖7a所示般配置以遮蔽受光軸I左側的部分光束來提高瑕疵影像的對比度。

更具體言之，在圖3中，遮光片130的側緣131位於受光軸I的右側，受光軸I貫穿遮光片130，以讓遮光片130能夠遮蔽受光軸I左側的全數光束及受光軸I右側的部分光束；再者，受光軸I與遮光片130的側緣131之間的間隙距離△X可等於或小於1mm。在圖7a中，遮光片130的側緣131位於受光軸I的左側，故受光軸I沒有貫穿遮光片130，這使得遮光片130能夠遮蔽位於受光軸I左側的部分光束；此外，受光軸I與遮光片130的側緣131之間的間隙距離△X可等於或小於1mm。

在實際實施時，遮光片130的側緣131也可如圖7b所示般位於受光軸I的左側，以讓受光軸I貫穿遮光片130來遮蔽受光軸I右側的全數光束及受光軸I左側的部分光束。當然，也不排除可讓遮光片130的側緣如圖7c所示般位於受光軸I的右側來遮蔽受光軸I右側的部分光束。在此要特別說明的是，不論是圖7a或圖7b所示之光學檢測裝置，受光軸I與遮光片130的側緣131之間的間隙距離△X可等於或小於1mm。

圖7a所示之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像大致上與圖3b所示之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像相同。圖7b所示之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像如圖8所示。在此要特別說明的是，圖4(至圖6)及圖8所示的瑕疵影像為圖3a及圖7b所示的光學檢測裝置10擷取相同透光物件30上的瑕疵所形成的影像；換句話說，雖然圖3a(、圖3b)及圖7b所示的光學檢測裝置10擷取的影像範圍相同，但顯像的方式不同。更具體言之，圖4(至圖6)所示的瑕疵影像呈凸出狀，圖8所示的瑕疵影像呈凹陷狀。因此，在實際操作時，可依透光物件30及瑕疵的特性來選擇讓遮光片130的側緣131是要如圖3、圖7a所示般配置以至少遮蔽受光軸I左側的部分光束，或者如圖7b或圖7c所示般配置以至少遮蔽受光軸I右側的部分光束。圖7c所示之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像大致上與圖7b所示之光學檢測裝置10所擷取的瑕疵影像相同。

請參見圖9，其繪示依照本創作第五實施方式之光學檢測裝置之側視圖。在圖9中，光學檢測裝置10包含一光源模組110、一影像擷取模組120及一遮光片130；透光物件30配置於光源模組110及影像擷取模組120之間，遮光片130配置於光源模組110及透光物件30之間，用以避免光源模組110產生之光束全數地投射至透光物件30。

在對透光物件30進行瑕疵檢測時，透光物件30可等速地由圖9所示的光學檢測裝置10的左側向右側移動來執行檢測程序；當然，也不排除可讓透光物件30於光學檢測裝置10中定點停留來執行檢測程序。

光源模組110可供產生白色光束以對透光物件30上的瑕疵進行檢測；然而，在實際實施時，光源模組110可依據透光物件30或瑕疵的特性而投射不同波長的光束(例如：紅外光束或紫外光束)來照亮透光物件30。

影像擷取模組120可為線性影像擷取模組，其具有一受光軸I並可由沿著Z軸排列的複數影像感測器(圖未示出)所構成；影像擷取模組120用以擷取穿透透光物件30的光束以供判斷透光物件30上是否存在有瑕疵。

遮光片130設於光源模組110及透光物件30之間，且其上形成有一狹縫132(如圖10所示)，以遮避光源模組110提供的部分光束來利於使存在於透光物件30上的瑕疵顯像。遮光片130可例如呈矩形，其短邊方向與X軸平行，長邊方向與Z軸平行。狹縫132於X軸方向的長度(或稱狹縫132於XY平面的寬度)可為1mm~3mm，且優選地，狹縫132於X軸方向的長度為1mm。其次，受光軸I貫穿遮光片130，並可例如是位於遮光片130在X軸方向形成有狹縫132之前緣134或後緣136以提高影像對比度。

本創作主要用以檢測厚度介於0.1mm至0.25mm的透光物件。當光源模組110及透光物件30之間不存在遮光片130時(即表一中「正常背光」)，光源模組110提供的光束係全數地(100%)投射到透光物件30；歸因於透光物件30的厚度薄，光束幾乎無阻礙的穿透透光物件30存在瑕疵及不存在瑕疵的區域，故難以由影像擷取模組120所擷取到的影像中觀察到已存在的瑕疵。圖24a及圖24b分別為使光源模組110提供之光束全數地投射到透光物件30時之瑕疵影像及光強度分布圖。在圖24a及圖24b中，瑕疵存在處及非存在瑕疵處的光強度分部幾無分別，故難以觀察到瑕疵的存在。

為了解決前段所述問題，本創作以遮光片130來遮蔽光源模組110提供的部分光源，有利於由影像擷取模組120所擷取的影像中輕易地觀察到已存在的瑕疵，達到提高光學檢測裝置10的影像對比度的效果。更具體言之，藉由調整狹縫132於X軸方向的長度及受光軸I貫穿遮光片130之位置可大大地影響所擷取的瑕疵影像的對比度，並配合圖11a至圖23b說明如下；其中，圖11a至圖23b所示內容為對相同透光物件30的瑕疵進行影像擷取的結果。

請優先參見圖11a至圖17b，其等分別繪示狹縫於X軸方向的投影長度為1mm時擷取的瑕疵影像圖及光強度分布圖。圖11a及圖11b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿狹縫132並與狹縫132的中心線重合時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖12a及圖12b分別為在X軸上，受光軸I貫穿遮光片130，並位在形成有狹縫132處之前緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖13a及圖13b分別為在X軸上，受光軸I貫穿遮光片130，並位在形成有狹縫132處之後緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖。由圖11a至圖13b可以看出，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134(即圖12a及圖12b)及後緣136(即圖13a及圖13b)時擷取的瑕疵影像的對比度明顯高於受光軸I與狹縫132的中心線重合(即圖11a及圖11b)時的對比度。

圖14a及圖14b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130，並與其前緣134之間的距離為0.5mm時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖15a及圖15b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130，並與其後緣136之間的距離為0.5mm時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖16a及圖16b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130，並與其前緣134之間的距離為1mm時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖17a及圖17b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130，並與其後緣136之間的距離為0.5mm時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖。由圖14a、15a、16a及17a所示內容雖然難以觀察出已存在的缺陷，但由圖14b、15b、16b及17b可看出對比度佳；換言之，雖然由人眼難以辨識已存在的缺陷，然由微處理器或其它影像處理單元可輕意辨識已存在的缺陷。

接著請參見圖18a至圖20b，其等分別繪示狹縫132於X軸方向的長度為2mm時擷取的瑕疵影像圖及光強度分布圖。圖18a及圖18b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130，並與狹縫132的中心線重合時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖19a及圖19b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖20a及圖20b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130的後緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖。由圖18a至圖20b可以看出，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134(即圖19a及圖19b)及後緣136(即圖20a及圖20b)時擷取的瑕疵影像的對比度明顯高於受光軸I與狹縫132的中心線重合(即圖18a及圖18b)時的對比度。

再者，相比於圖11a至圖13b，圖18a至圖20b中雖然仍可以觀差到已存在的瑕疵，但圖18a至圖20b所示內容的對比度明顯較圖11a至圖13b所示內容的對比度來得差。

最後請參見圖21a至圖23b，其等分別繪示狹縫132於X軸方向的長度為3mm時擷取的瑕疵影像圖及光強度分布圖。圖21a及圖21b分別為在X軸方向，受光軸I與狹縫132的中心線重合時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖22a及圖22b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖；圖23a及圖23b分別為在X軸方向，受光軸I貫穿遮光片130的後緣134時擷取的瑕疵影像及光強度分布圖。由圖21a至圖23b可以看出，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134(即圖22a及圖22b)及後緣136(即圖23a及圖23b)時所擷取的瑕疵影像的對比度明顯高於受光軸I與狹縫132的中心線重合(即圖21a及圖21b)時所擷取的瑕疵影像的對比度。再者，相比於圖18a至圖21b，在圖21a至圖23b中，僅有圖22a及圖22b尚可以觀察到已存在的瑕疵，但其對比度明顯較圖18a至圖20b所示內容的對比度來得差。

下表一整理出圖9第五實施方式詳細的檢測數據。

由表一可以得知，受光軸I貫穿遮光片130的前緣134、後緣136或距離遮光片130的前緣134、後緣136預定距離得到的影像對比度明顯高於受光軸I與狹縫132的中心線重合時的影像對比度。再者，狹縫132於X軸方向的長度為1mm的影像對比度高於狹縫132於X軸方向的長度為2mm或3mm的影像對比度。

復參見圖9；於Y軸上，遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2小於遮光片130與透光片30之間的垂直距離△Y1，藉此可提高影像對比度；其中，遮光片130與光源模組110之間的垂直距離△Y2愈小，則光學檢測裝置10的影像對比度愈高。

雖然本創作已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學檢測裝置

110‧‧‧光源模組

120‧‧‧影像擷取模組

130‧‧‧遮光片

131‧‧‧側緣

132‧‧‧狹縫

134‧‧‧前緣

136‧‧‧後緣

30‧‧‧透光物件

I‧‧‧受光軸

△X‧‧‧受光軸與遮光片之前緣之間的間隙距離

△Y1‧‧‧透光片與遮光片之間的垂直距離

△Y2‧‧‧光源模組與遮光片之間的垂直距離

圖1繪示依照本創作第一實施方式之光學檢測裝置之俯視圖；

圖2繪示依照本創作第一實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖3繪示依照本創作第一實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖4至圖6分別為依照本創作第一實施方式之光學檢測裝置所擷取之瑕疵影像；

圖7a繪示依照本創作第二實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖7b繪示依照本創作第三實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖7d繪示依照本創作第四實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖8為依照本創作第三或四實施方式之光學檢測裝置所擷取之瑕疵影像；

圖9繪示依照本創作第五實施方式之光學檢測裝置之側視圖；

圖10繪示依照本創作第五實施方式之遮光片之俯視圖；

圖11a、圖12a、圖13a、圖14a、圖15a、圖16a、圖17a、圖18a、圖19a、圖20a、圖21a、圖22a及圖23a分別為依照本創作第五實施方式之光學檢測裝置所擷取之瑕疵影像；

圖11b、圖12b、圖13b、圖14b、圖15b、圖16b、圖17b、圖18b、圖19b、圖20b、圖21b、圖22b及圖23b分別為依照本創作第五實施方式之光學檢測裝置所擷取之瑕疵影像的光強度分布圖；

圖24a為使光源模組提供之光束全數地投射到透光物件時所擷取之瑕疵影像；以及

圖24b為使光源模組提供之光束全數地投射到透光物件時所擷取之瑕疵影像之光強度分布圖。

Claims (10)

1. 一種光學檢測方法，用以檢測一透光物件上是否存在瑕疵，該光學檢測方法包含： 提供一光源模組及一影像擷取模組，該透光物件配置於該光源模組及該影像擷取模組之間，該光源模組提供光束以照射該透光物件，其中該影像擷取模組具有一受光軸； 提供一遮光片；以及 配置該遮光片，使位於該光源模組及該透光物件之間，以遮蔽該光源模組提供的部分光束， 其中，由該影像擷取模組之其中一側面觀之，該受光軸與該遮光片之一側緣之間的一間隙距離之變異不大於±1mm。
2. 如請求項第1項所述的光學檢測方法，更包含： 配置該遮光片，使該遮光片與該光源模組之間的垂直距離小於該遮光片與該透光物件之間的垂直距離。
3. 如請求項第1項所述的光學檢測方法，其中由該側面觀之，該遮光片經配置以至少遮蔽該受光軸左側或右側的部分光束。
4. 如請求項第3項所述的光學檢測方法，其中該受光軸貫穿該遮光片。
5. 一種光學檢測方法，用以檢測一透光物件上是否存在瑕疵，該光學檢測方法包含： 提供一光源模組及一影像擷取模組，該透光物件配置於該光源模組及該影像擷取模組之間，其中該光源模組提供一光束，該影像擷取模組具有一受光軸； 提供一遮光片，該遮光片具有一狹縫；以及 配置該遮光片，使位於該光源模組及該影像擷取模組之間，由該影像擷取模組之一側面觀之，該受光軸貫穿該遮光片，以遮蔽該光源模組提供之部分光束。
6. 如請求項第5項所述的光學檢測方法，更包含： 配置該遮光片，使該遮光片與該光源模組之間的垂直距離小於該遮光片與該透光物件之間的垂直距離。
7. 如請求項第5項所述的光學檢測方法，其中該受光軸貫穿該遮光片形成有該狹縫之一前緣或一後緣。
8. 如請求項第7項所述的光學檢測方法，其中該受光軸與該遮光片之該前緣或該後緣距離1~3mm。
9. 如請求項第5項所述的光學檢測方法，其中該狹縫的寬度愈窄，該影像擷取模組的解析度愈高。
10. 如請求項第5項所述的光學檢測方法，其中該狹縫的寬度為1~3mm。