TWI818186B - 用於表面檢測及評估之方法及成像系統 - Google Patents

用於表面檢測及評估之方法及成像系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI818186B
TWI818186B TW109126444A TW109126444A TWI818186B TW I818186 B TWI818186 B TW I818186B TW 109126444 A TW109126444 A TW 109126444A TW 109126444 A TW109126444 A TW 109126444A TW I818186 B TWI818186 B TW I818186B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical signal
evaluated
sensor
coherent
imaging system
Prior art date
Application number
TW109126444A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202113332A (zh
Inventor
聖泰 金
鄭彥
Original Assignee
美商金柏電子印第安納公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商金柏電子印第安納公司 filed Critical 美商金柏電子印第安納公司
Publication of TW202113332A publication Critical patent/TW202113332A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI818186B publication Critical patent/TWI818186B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/50—Optics for phase object visualisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0414—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using plane or convex mirrors, parallel phase plates, or plane beam-splitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/14—Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms
    • G01J3/16—Generating the spectrum; Monochromators using refracting elements, e.g. prisms with autocollimation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/006—Electronic inspection or testing of displays and display drivers, e.g. of LED or LCD displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8812—Diffuse illumination, e.g. "sky"
    • G01N2021/8816—Diffuse illumination, e.g. "sky" by using multiple sources, e.g. LEDs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8848—Polarisation of light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N2021/9513—Liquid crystal panels
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30121—CRT, LCD or plasma display
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/0233—Improving the luminance or brightness uniformity across the screen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本發明係關於一種評估反射式顯示器(諸如智慧型電話、平板電腦及類似者中找到之類型之經組裝顯示器模組)中之不均勻性或不規則性之成像系統及方法。該系統包含經偏光且準直之一相干光(諸如一發光二極體(LED))。待評估之表面垂直於該經準直光，使得該光直接照射於該表面上。該光之該偏光在反射之前及之後更改，且來自受評估之該表面之該反射光藉由一感測器接收。該表面之不均勻性或不規則性將在經感測影像中表現為對比度變化。因為來自受評估之該表面之該反射為一180度反射，故該經感測影像可跨待評估之整個表面銳聚焦。視情況而言，該系統可針對效率及緊緻性利用無一集光透鏡之一單一準直透鏡。

Description

用於表面檢測及評估之方法及成像系統
本申請案係關於測試且偵測平坦及反射式光學元件及顯示器之表面不規則性，且更特定言之係關於評估顯示器及經組裝顯示器模組之平坦性或規則性。
一平板顯示器之不平整(waviness)或缺乏平坦性係深入瞭解層壓程序控制且提供最終產品品質之一指示之一重要參數。顯示器模組具有一致高度平坦性(即，平坦度)變得愈加重要。顯示器模組之一終端使用者可見平坦性中之不規則性(例如，不平整)，尤其在以一特定角度觀看的情況下。不平整或其他不規則性將因此劣化使用者體驗。
需要的是對以上內容之改良。
本發明係關於一種用於評估反射式顯示器(諸如智慧型電話、平板電腦及類似者中找到之類型之經組裝顯示器模組)中之不均勻性或不規則性之成像系統及方法。該系統包含經偏光之一相干光(諸如一發光二極體(LED))。待評估之表面垂直於傳入光，使得該光直接照射於該表面上。該光之該偏光在反射之前及之後更改，且來自受評估之該表面之反射光藉由一感測器接收以形成一影像。該表面之不均勻性或不規則性將 在經感測影像中表現為對比度變化。因為來自受評估之該表面之反射為一180度反射，故該經感測影像可跨待評估之整個表面銳聚焦。視情況而言，該系統可針對效率及緊緻性利用無一集光透鏡之一單一準直透鏡。
在一第一系統及方法中，相干光被傳遞通過一偏光光束分離器且直接(即，垂直)照射於待評估之一表面上，該表面可為一經組裝顯示器模組。自該顯示器模組反射之光切換偏光達90度，且接著藉由該偏光光束分離器反射達90度。該光接著在其前往一攝影機或成像感測器的途中通過一刀刃或孔徑，該攝影機或成像感測器經由該經反射光使該顯示器模組成像。任何不均勻表面不規則性在該顯示器模組之影像中產生對比度變化，此促進該經評估表面中之任何不規則性之視覺化。
在第二系統及方法中，相干光被傳遞通過一第一線性偏光器，接著通過一非偏光光束分離器且接著直接(即，垂直)照射於待評估之一表面上，該表面可為一經組裝顯示器模組。自該顯示器模組反射之光切換偏光達90度，且接著藉由該非偏光光束分離器反射。該光接著在其前往一攝影機或成像感測器的途中通過一第二偏光器及一刀刃或孔徑，該攝影機或成像感測器經由該經反射光使該顯示器模組成像。任何不均勻表面不規則性在該顯示器模組之影像中產生對比度變化，此促進該經評估表面中之任何不規則性之視覺化。
在第三方法中，類似於該第二方法之一配置配合在該準直透鏡之後添加一圓柱透鏡使用，使得其產生一1D會聚波前。當波前之半徑等於待評估之一彎曲表面之半徑時，此幾何結構可產生用於該第一方法及該第二方法及設備中之同一紋影(Schlieren)型影像，此係因為來自經評估表面之反射光將在於反射之前及之後通過該圓柱透鏡之後遵循與來自上 文描述之平面顯示器之反射相同之射線路徑。
在一項實施例中，本發明提供一種成像系統，其包含：一相干光源，其發射一相干光信號；一準直透鏡，其經定位以接收該相干光信號及第一光信號之一者，該準直透鏡發射一經準直光信號；一偏光器，其功能性地安置於該相干光源與一感測器之間；及該感測器，其具有一感測器透鏡，該感測器透鏡界定實質上垂直於藉由該光源發射之該相干光信號定位之一感測器透鏡平面，該感測器經定位以接收該經準直光信號之一反射。
在另一實施例中，本發明提供一種用於評估一經評估表面中之缺陷之方法，該方法包含：發射一相干光信號；將該相干光信號傳遞通過一光束分離器以產生一第一光信號及一第二光信號，該第一光信號相對於該第二光信號傾斜；將該相干光信號之至少一部分傳遞通過一準直透鏡以產生一經準直光信號；使該經準直光信號在該經評估表面上反射以產生一經反射光信號，該經評估表面界定實質上垂直於該經準直光信號之一經評估表面平面；及在一感測器上感測該經反射光信號以產生一經感測影像。
10:系統
12:相干光源
14:準直透鏡
16:偏光光束分離器
18:圓形偏光器
20:集光透鏡
22:成像透鏡
24:感測器
30:相干光信號
32:經準直光信號
34:P偏光光信號
36:S偏光光信號
38:經反射光信號
40:經收集光信號
42:經過濾光信號
50:顯示器模組
110:系統
110’:系統
112:相干光源
114:準直透鏡
116:非偏光光束分離器
118:圓形偏光器
122:成像透鏡
124:感測器
126:第一線性偏光器
128:第二線性偏光器
130:相干光信號
132:經準直光信號
134:P偏光光信號
136:S偏光光信號
138:經反射光信號
142:經過濾信號
210:系統
212:光源
214:準直透鏡
215:圓柱透鏡
216:非偏光光束分離器
218:圓形偏光器
224:感測器
226:線性偏光器
228:線性偏光器
230:相干光信號
232:經準直光信號
234:P偏光光信號
236:光信號
238:經反射光信號
240:P偏光、會聚光信號
242:經過濾信號
250:彎曲顯示器模組
300:方法
310:步驟
320:步驟
330:步驟
340:步驟
350:步驟
360:步驟
370:步驟
410:後蓋
415:電池
420:底殼
425:電路板
430:表面殼
440:顯示器模組
450a:覆蓋玻璃/觸控面板
451:頂部表面
452:底部表面
460:圓形偏光器
470:顯示器層
471:頂部表面
藉由參考結合附圖獲得之本發明之實施例之以下描述，本發明之上文提及及其他特徵及目標及獲得其等之方式將變得更顯而易見就且本發明自身將被更佳理解，其中：圖1係根據本發明利用兩個透鏡及一偏光光束分離器製作之一第一表面不規則性偵測系統之一示意圖；圖2係根據本發明利用一單一準直透鏡、至少一個線性偏 光器及一非偏光光束分離器製作之一第二表面不規則性偵測系統之一示意圖；圖3係具有其中感測器及光源互換之一替代性配置之圖2中展示之系統之一示意圖；圖4係具有其中利用一圓柱透鏡評估一彎曲顯示器模組之一替代性配置之圖3中展示之系統之一示意圖；圖5係展示根據本發明之用於評估一經評估表面中之完美性之一方法之一流程圖；圖6A係根據本發明之一顯示器模組之一透視、分解視圖；及圖6B係在圖6A中展示之顯示器模組之一示意圖。
對應元件符號貫穿若干視圖指示對應零件。雖然本文中闡述之例示繪示本發明之實施例，但下文揭示之實施例不旨在係窮舉性的或被解釋為將本發明之範疇限制於所揭示之精確形式。
相關申請案之交叉參考
此申請案根據Title 35,U.S.C.§ 119(e)主張2019年8月7日申請之標題為IMAGING SYSTEM FOR SURFACE INSPECTION之美國臨時專利申請案第62/883,924號之權利，該案之整個揭示內容以引用之方式明確併入本文中。
本發明係關於用於使用紋影型成像檢測且評估顯示器模組不平整或其他表面不規則性之方法。一測試目標直接(即，垂直)曝露於已經線性偏光且準直之相干光。此經調節光信號接著自一反射表面反射或整 合至測試目標中，且經反射光偏光藉由兩次通過整合至層壓於顯示器模組上之一偏光器中之一透明四分之一波窗格而旋轉達90度。在進一步偏光過濾光信號之後，一成像攝影機使此經反射光信號成像。因為測試目標之經評估表面之平面直接呈現給光信號且與成像攝影機之透鏡平行，故評估影像未失真且因此可跨評估之整個區域銳聚焦。繼而，此導致不平整或其他不規則性之高效且有效偵測及量化。
圖1至圖4展示不規則性偵測系統10、110、110’、210之方塊圖，該等系統全部經組態以偵測一透明光學材料(例如，用於智慧型電話及平板電腦之類型之覆蓋玻璃或觸控面板、顯示器覆蓋玻璃、薄膜、光學薄膜材料等)之表面不規則性、厚度變化及/或折射率變化。系統10、110、110’、210之各者利用紋影成像原理以偵測由透明光學材料之平坦度變化(或圖4之情況中之標稱曲率)、厚度變化及/或折射率變化造成之表面不規則性。因此，一經評估表面中之表面不平整或不規則性之存在及範圍可用不規則性偵測系統10、110、110’、210偵測且分析。
現參考圖1，不規則性偵測系統10利用一摺疊紋影成像系統，其中偏光光束分離器16分割一光路徑且實施偏光切換以使一目標(諸如顯示器模組50)之照明輪廓成像。
特定言之，一未準直或相干光源12(例如，其可為一LED燈具)發射相干光信號30，該相干光信號30接著藉由準直透鏡14準直。所得經準直光信號32通過偏光光束分離器16以產生P偏光光信號34。
P偏光光信號34接著藉由顯示器模組50反射180度，從而製作一雙通圓形偏光器18，該雙通圓形偏光器18包含一四分之一波板及一線性偏光器。自線性偏光器反射之光兩次通過四分之一波板。在所繪示之 實施例中，圓形偏光器18整合於顯示器模組50中。自顯示器模組50反射之所得信號為S偏光光信號36，該S偏光光信號36再進入偏光光束分離器16且再次反射(此次達90度)，以變為經反射光信號38，該經反射光信號38保持S偏光。
經反射光信號38接著通過集光透鏡20，保持一S偏光信號組態。所得經收集光信號40接著被引導至成像透鏡22，該成像透鏡22具有定位於經收集光信號40之焦點處之一孔徑光闌。替代地，成像透鏡中之孔徑光闌可用經定位以在焦點處過濾經收集光信號40之一刀刃22替換。所得經過濾光信號42接著藉由感測器24接收，該感測器24可收集且呈現指示待評估之反射表面之表面規則性之一影像。在所繪示之實施例中，經評估表面係來自顯示器模組50，如在本文中展示且描述。
在經評估表面中的不平整或其他不規則性存在的情況下，則偵測系統10使經收集光信號40之傳入射線由孔徑光闌或刀刃之不透明部分阻擋，而清楚反射之射線通過孔徑光闌或刀刃。依此方式，系統10在經評估表面之經反射影像中產生對比度變化，如藉由感測器24收集且輸出(例如，至一監視器或其他顯示器模組)。此對比度變化指示經評估表面之不平整或表面不規則性之存在及範圍，其中對比度之更大變化對應於更大盛行率及/或其他不規則性的量值，且反之亦然。
現參考圖2，繪示一第二不規則性偵測系統110，其促進以類似於上文描述之系統10之一方式偵測且量化不平整或其他不規則性。系統110實質上類似於上文描述之系統10，其中系統110之元件符號類似於用於系統10中之元件符號，惟對其等加100除外。系統110之元件對應於藉由系統10之對應元件符號表示之類似元件，除非另有提及。
然而，系統110經重新組態以剔除集光透鏡20，使得系統110可在實體上更緊緻且更便宜。
在系統110中，相干光源112發射相干光信號130，該相干光信號130被傳遞通過一第一線性偏光器126以產生P偏光光信號134。光信號134接著通過非偏光光束分離器116及準直透鏡114，以產生徑直指向顯示器模組50之經準直光信號132。即，經準直光信號132垂直於顯示器模組50之經評估表面之平面。信號132兩次通過被包含作為圓形偏光器118之部分之四分之一波板，該圓形偏光器118可類似於上文描述之偏光器18建構。
自顯示器模組50發射之所得經反射光信號為S偏光光信號136，該S偏光光信號136相對於P偏光準直光信號132呈180度定向。信號136經引導返回至非偏光光束分離器116，該非偏光光束分離器116將信號136反射達90度。所得經反射光信號138接著通過一第二線性偏光器128，且所得S偏光信號遭遇具有定位於焦點之一孔徑光闌之成像透鏡122。如上文相對於系統10論述，在焦點處之此孔徑光闌(或刀刃)使藉由顯示器模組50之反射表面之非平坦部分反射之任何光線藉由孔徑光闌之不透明部分阻擋，藉此產生與自平坦表面部分反射之光線的對比度。因此，藉由感測器124經由光信號142收集之影像提供指示顯示器模組50之經評估表面中之不平整或其他表面不規則性之存在、位置及量值的對比度。
圖3展示不規則性偵測系統110’，其大體上類似於上文詳細描述之不規則性偵測系統110之結構及功能。系統110及110’實質上彼此類似且如展示般由相同成分結構組成。
然而，偵測系統110’互換光源112及感測器124相對於光束 分離器116之位置，以及其他相關聯組件(諸如孔徑光闌122及線性偏光器126及128)之位置。如在圖3中描繪，相干光源112發射相干光信號130，該相干光信號130通過線性偏光器126以產生P偏光光信號134。信號134接著藉由非偏光光束分離器116反射達90度。所得反射信號138通過準直透鏡114，從而產生經準直光信號132，該經準直光信號132以上文相對於系統110描述之相同方式經由圓形偏光器118自顯示器模組50反射。
藉由顯示器模組50之經評估表面發射之經反射S偏光光信號136接著通過非偏光光束分離器116且通過第二線性偏光器128。成像透鏡(或刀刃)122過濾S偏光光信號136，且所得光信號142藉由感測器124接收。藉由感測器124感測之所得影像具有指示表面不規則性之存在及範圍的對比度，如上文描述。
現參考圖4，不規則性偵測系統210具有大體上類似於上文描述之系統110’之一組態。再者，系統210實質上類似於上文描述之系統110及110’，其中系統210之元件符號類似於用於系統110及110’中之元件符號，惟對其等加100除外。系統210之元件對應於藉由系統110之對應元件符號表示之類似元件，惟另有提及除外。
然而，不規則性偵測系統210進一步包含圓柱透鏡215，該圓柱透鏡215自準直透鏡214接收經準直光信號232。圓柱透鏡215將一P偏光、會聚光信號240朝向包含圓形偏光器218之彎曲顯示器模組250傳遞。在反射且兩次通過偏光器218之後，光信號236在返回通過圓柱透鏡215及準直透鏡214時自彎曲經評估表面反射以產生經反射光信號238。
會聚光信號240係一維彎曲(即，聚焦)波前，其入射於顯示器250之對應凸狀彎曲反射表面上。此聚焦波前之曲率半徑等於顯示器模 組250之彎曲凸狀顯示器表面之預期半徑，使得藉由模組250之經評估表面反射之經反射S偏光光信號236返回通過圓柱透鏡215以變為重新準直，且接著作為經反射光信號238返回通過準直透鏡214以變為朝向感測器224重新聚焦。因此，圓柱透鏡操作以自彎曲顯示器模組250之彎曲表面產生具有與如上文詳細描述之經設計用於評估平坦表面之系統10、110及110’相同之紋影影像組態之經反射光信號238。依此方式，彎曲經評估表面之不規則性之存在及範圍可針對平坦(即，平面)表面評估為相同的。
在圖4之經繪示實施例中，圓柱透鏡215係經設計用於配合如上文提及之一凸狀彎曲顯示器使用之一正(即，聚焦)圓柱透鏡。然而，亦可使用一類似成型之負圓柱透鏡來產生經設計用於針對一彎曲、凹狀顯示器面板中之不規則性的精確量測之一相似一維發散波前。
圖4繪示光源212經由線性偏光器226朝向非偏光光束分離器216之反射表面發射P偏光光信號234，而經反射光信號238經引導通過光束分離器216朝向感測器224。此組態類似於圖3中展示且在上文詳細論述之系統110’，惟添加圓柱透鏡215及系統210除外。然而，亦經考慮圖2中展示之系統110之組態可憑藉添加圓柱透鏡215以用於評估彎曲顯示器模組250類似地修改。即，光源212及感測器224可相對於光束分離器216互換，連同其等之相關聯元件。
在分別在圖1及圖2中展示之系統10及110之情況中，光源12、112直接照射於顯示器模組50上。即，自光源12、112導出之經準直光束垂直於藉由顯示器模組50之待評估表面界定之平面。出於本發明之目的，「實質上垂直」係指約90度，諸如小至89.5度、89.7度或89.9度或大至90.1度、90.3度或90.5度(包含恰好90度或藉由任意對的前述值定義之 任何角度範圍)之角度。
相比而言，在圖3及圖4中展示之系統110’及210之情況中，相干光源112、212發射標稱平行於顯示器模組50及250之各自經評估表面平面之相干光信號130、230，但在自非偏光光束分離器116、216反射且準直之後，經準直光束再次直接照射於(即，垂直於)藉由經評估表面界定之平面上。
依此方式，所有系統10、110、110’及210針對藉由各自透鏡界定為分別垂直於傳入經過濾信號42、142、242之感測器24、124及224之平面配置。繼而，此傳入信號係之反射表面顯示器模組50或250之一直接反射。因此，感測器24、124及224經定位以接收一經反射準直光信號，該經反射準直光信號係顯示器模組50、250之經評估表面之平面之一直接、180度反射。因此，藉由感測器24、124及224產生之所得影像之整體可處於完美或近乎完美聚焦。相比而言，其中藉由一感測器接收之經反射影像來源於相對於感測器透鏡傾斜之一顯示器模組之一系統，僅可跨經反射影像之一窄帶實現完美聚焦。
在系統10、110及110’的情況中，經評估表面係一實質上平坦表面，其中顯示器模組50為一使用者呈現一標稱平坦表面顯示器。出於本發明之目的且在行動電話及手持式平板電腦裝置之內容背景中，「實質上平坦」可意味著一表面具有自不超過100μm之平坦性之標稱變化。對於此等系統，藉由感測器24或124接收之影像中的對比度指示經評估表面之不平坦性或其他不規則性。
另一方面，圖4展示經設計用於評估上文描述之顯示器模組250之一彎曲表面之系統210。此彎曲表面仍可被稱為界定類似於顯示 器模組50之平坦表面之一檢測平面。出於本發明之目的，彎曲顯示器模組250之經評估表面之平面係垂直於藉由彎曲表面界定之曲率半徑且對分待評估表面之區域之一平面，使得彎曲表面之一半在平面之一側上且彎曲表面之另一半在平面之另一側上。在圖4之系統210中，藉由感測器224感測之影像指示經評估表面之曲率中之缺陷，其中一「完美」表面表示與所要半徑(例如，圓柱形或球形)表面完全符合之一個表面，且缺陷表示與該完美表面之偏差。
圖5繪示用於評估一經評估表面(不管平坦(在系統10、110或110’的情況中)或彎曲(在系統210的情況中))中之缺陷之一例示性方法。此方法300可藉由根據本發明製作之一系統之一人類使用者執行，或可透過使用一電腦或控制器自動化。
在實施例中，藉由一控制評估藉由感測器24、124或224偵測之影像。在實施例中，控制器係基於微處理器的且包含一非暫時性電腦可讀媒體，該非暫時性電腦可讀媒體包含儲存於其中之處理指令，該等指令可藉由控制器之微處理器執行以評估經偵測影像以判定所測試之顯示器表面中之一缺陷等級。一非暫時性電腦可讀媒體或記憶體可包含隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、可擦除可程式化唯讀記憶體(例如，EPROM、EEPROM或快閃記憶體)或能夠儲存資訊之任何其他有形媒體。
影像將藉由經設計以偵測且評估對比度變化且判定缺陷大小之軟體處理且產生總體顯示器品質之分數。習知影像處理及機器學習技術兩者可用於實施此軟體。
在步驟310中，諸如藉由施加電力至一光源而發射一相干光信號。在一例示性實施例中，光信號係來源於光源12、112或212之一 者之一LED信號。在步驟320中，將相干光信號傳遞通過一光束分離器(諸如偏光光束分離器16或非偏光光束分離器116或216)以產生彼此傾斜之一第一光信號及一第二光信號。在一個例示性實施例中，第一及第二光信號可相對於彼此傾斜達90°且***為約50/50，使得第一及第二光信號之各者具有相等或實質上相等強度。直接通過偏光光束分離器之光在一第一方向上線性偏光(本文稱為p偏光)。在一非偏光光束分離器的情況中，光未藉由光束分離器偏光。
在步驟330中，將相干光信號之至少一部分傳遞通過一準直透鏡以產生一經準直光信號。在根據本發明製作之一些系統(諸如系統10)中，此準直步驟可在相干光信號進入光束分離器之前發生。在根據本發明製作之其他系統中(諸如在系統110、110'及210中)，此步驟可在光信號已被傳遞通過光束分離器或藉由光束分離器反射之後發生。因而，在一些情況中，僅相干光信號之一部分可通過準直透鏡。
在步驟340中，使相干光信號之至少一部分偏光。此偏光可受一或多個結構影響，包含系統10中之偏光光束分離器16、系統110、110'中之線性偏光器126、128或系統210中之線性偏光器226及228。另外，不管在準直之前或之後，系統10、110、110’及210之各者可分別經由圓形偏光器18、118或218影響相干光信號之至少一部分之偏光。
在步驟350中，使經準直光信號在一經評估表面(諸如顯示器模組50或250之反射表面)上反射以產生一經反射光信號。此經反射光信號藉由感測器(諸如感測器24、124或224)感測以便產生一經感測影像。在步驟370中，此經感測影像用於一對比度評估以判定經評估表面中之表面不規則性之存在及量值。
在一個例示性實施例中，顯示器模組50、250可為行動電話、平板電腦或其他手持式顯示器裝置，且系統10、110、110’或210用於評估行動電話或平板電腦之操作者介面。例如，圖6A及圖6B繪示行動電話400，其可替換顯示器模組50或250(取決於電話400是否具有一標稱平坦或標稱彎曲使用者介面)。
如圖6A中所展示，行動電話400包含一後蓋410。一底殼420與一表面殼430介接以保護經組態以為行動電話400提供功能性之電路板425。底殼420經組態以支撐一電池415，且經進一步組態以與後蓋410介接。表面殼430經組態以與一顯示器模組440介接且支撐顯示器模組440。當完全組裝時，顯示器模組440包含一顯示器層470及覆蓋玻璃/觸控面板450a。覆蓋玻璃/觸控面板450a經組態為一透明材料或透明光學材料。當將所有各種組件介接在一起時，行動電話400經組態於適於由人手握持之一便利封裝中。一平板電腦可類似於電話400組態，惟具有更大之總尺寸除外。
顯示器模組440包含一顯示器層470(諸如一液晶顯示器(LCD))、一圓形偏光器460及光學透明覆蓋玻璃/觸控面板450a。在一些組態中，圓形偏光器460可整合於顯示器層470內，如藉由圍繞顯示器層470及圓形偏光器460兩者之虛線輪廓展示。顯示器層470經組態以提供與一對應使用者之一視覺介面(諸如藉由顯示使用者可觀看之影像)。顯示器層470可包含一或多個額外層，如一特定應用所需要或期望。使用各種技術來建立通常經組態為提供可由一使用者觀看之彩色光之像素之顯示器層470。此等技術包含液晶顯示器(LCD)、發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)等。覆蓋玻璃/觸控面板450a與顯示器層470或與顯示器層470 相關聯之圓形偏光器460相鄰定位。覆蓋玻璃/觸控面板450a經組態為一使用者介面，其中使用者可與行動電話400互動及/或透過使用一觸控筆或一或多個手指觸控玻璃或面板450a而提供輸入控制。
考慮顯示器模組440及/或覆蓋玻璃/觸控面板450a之其他用途，諸如具有顯示螢幕之任何行動裝置、電視螢幕、電腦監視器、平板電腦裝置、整合式顯示螢幕(例如，整合於車輛儀錶盤、桌表面、面板等中)、可攜式通信裝置等。
特定言之，對於使用者之最佳觀看體驗而言，覆蓋玻璃/觸控面板450a之頂部表面451與顯示器層470之頂部表面471之均勻性係所要的。底部表面452相對於頂部表面451。本發明之實施例(包含上文詳細描述之系統10、110、110’及210)經組態以偵測及/或量測覆蓋玻璃450a之頂部表面451或其他透明材料及顯示器層470之頂部表面471或其他反射材料之平坦度。
雖然本發明已被描述為具有例示性設計，但可在本發明之精神及範疇內進一步修改本發明。因此，此申請案旨在使用本發明之一般原則涵蓋本發明之任何變化、使用或調適。此外，此申請案旨在涵蓋自本發明之此等背離，如在本發明所屬領域中且落入隨附發明申請專利範圍之限制內之已知或習用實踐之範圍內。
10:系統
12:相干光源
14:準直透鏡
16:偏光光束分離器
18:圓形偏光器
20:集光透鏡
22:成像透鏡
24:感測器
30:相干光信號
32:經準直光信號
34:P偏光光信號
36:S偏光光信號
38:經反射光信號
40:經收集光信號
42:經過濾光信號
50:顯示器模組

Claims (18)

  1. 一種成像系統，其包括：一相干光源，其發射一相干光信號；一準直透鏡，其經定位以接收該相干光信號，該準直透鏡發射一經準直光信號；一感測器，其具有界定實質上垂直於藉由該相干光源發射之該相干光信號定位之一感測器透鏡平面之一感測器透鏡，該感測器經定位以接收該經準直光信號之一反射；一偏光器，其功能性地安置於該相干光源與該感測器之間；及一顯示器模組，其具有界定一經評估表面平面之一經評估表面，該顯示器模組經定位使得該經評估表面平面實質上垂直於該經準直光信號。
  2. 如請求項1之成像系統，其中該感測器透鏡平面實質上平行於該經評估表面平面且該相干光信號實質上平行於該經評估表面平面。
  3. 如請求項1之成像系統，其中該感測器透鏡平面實質上垂直於該經評估表面平面且該相干光信號實質上垂直於該經評估表面平面。
  4. 如請求項1之成像系統，其中該經評估表面係一實質上平坦表面，其中藉由該感測器感測之一影像包含指示該經評估表面之不平坦性的對比度。
  5. 如請求項1之成像系統，其中該經評估表面為一彎曲表面，該成像系統進一步包括具有對應於該彎曲表面之一曲率之一圓柱透鏡，其中藉由該感測器感測之一影像包含指示該經評估表面之該曲率中之缺陷的對比度。
  6. 如請求項1之成像系統，其中該感測器透鏡包括一孔徑。
  7. 如請求項1之成像系統，其進一步包括一光束分離器，其經定位以將該相干光信號***為一第一光信號及一第二光信號，該第一光信號相對於該第二光信號傾斜。
  8. 如請求項7之成像系統，其中該偏光器包括：一第一線性偏光器，其經安置於該相干光源與該光束分離器之間，其中該光束分離器包括一非偏光光束分離器；及一第二線性偏光器，其安置於該感測器與該光束分離器之間。
  9. 如請求項7之成像系統，其中該光束分離器及該偏光器組合為一偏光光束分離器。
  10. 如請求項9之成像系統，其進一步包括安置於該偏光光束分離器與該感測器之間的一集光透鏡。
  11. 如請求項10之成像系統，其中該感測器透鏡包括一孔徑及一刀刃之一者。
  12. 如請求項1之成像系統，其中該相干光信號藉由一發光二極體發射。
  13. 一種用於評估一經評估表面中之缺陷之方法，該方法包括：發射一相干光信號；將該相干光信號傳遞通過一光束分離器以產生一第一光信號及一第二光信號，該第一光信號相對於該第二光信號傾斜；將該相干光信號之至少一部分傳遞通過一準直透鏡以產生一經準直光信號；使該經準直光信號在一顯示器裝置之該經評估表面上反射以產生一經反射光信號，該經評估表面界定實質上垂直於該經準直光信號之一經評估表面平面；使該相干光信號、該相干光信號之一部分及該經準直光信號之至少一者偏光；及在一感測器上感測該經反射光信號以產生一經感測影像。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括評估該經感測影像中的對比度以判定該經評估表面之表面不規則性之存在及量值。
  15. 如請求項14之方法，其中該經評估表面係一彎曲表面，該方法進一步包括：將該經準直光信號傳遞通過一圓柱透鏡以產生一經修改準直光信號， 反射之該步驟包括使該經修改準直光信號在該彎曲經評估表面上反射，及評估對比度之該步驟包括判定該彎曲經評估表面之一曲率中之缺陷之存在及範圍。
  16. 如請求項14之方法，其中：該經評估表面係一實質上平坦表面，及評估對比度之該步驟包括判定該實質上平坦表面之不平坦性之存在及範圍。
  17. 如請求項13之方法，其中感測該經反射光信號之該步驟包括以下之一者：將該經反射光信號傳遞通過一孔徑之一者，及將該經反射光信號跨一刀刃傳遞。
  18. 如請求項13之方法，其進一步包括：將該準直透鏡實質上垂直於該相干光信號之至少一部分定位；及將該經評估表面實質上平行於該準直透鏡定位。
TW109126444A 2019-08-07 2020-08-05 用於表面檢測及評估之方法及成像系統 TWI818186B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962883924P 2019-08-07 2019-08-07
US62/883,924 2019-08-07
US16/941,672 US20210042909A1 (en) 2019-08-07 2020-07-29 Imaging system for surface inspection
US16/941,672 2020-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202113332A TW202113332A (zh) 2021-04-01
TWI818186B true TWI818186B (zh) 2023-10-11

Family

ID=74498384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109126444A TWI818186B (zh) 2019-08-07 2020-08-05 用於表面檢測及評估之方法及成像系統

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210042909A1 (zh)
JP (1) JP7107995B2 (zh)
KR (2) KR20210018141A (zh)
TW (1) TWI818186B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240142339A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Applied Materials, Inc. Methods of geometry parameters measurement for optical gratings

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02242103A (ja) * 1989-03-06 1990-09-26 Rotorex Opt Ltd 多種の用途に独立かつ選択的に操作可能な光学的検査装置
JPH063625A (ja) * 1992-06-23 1994-01-14 Kazumi Haga 検査装置
US5309222A (en) * 1991-07-16 1994-05-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Surface undulation inspection apparatus
US20050167620A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-04 Cho Sue J. Apparatus and method to inspect display panels
US7535562B2 (en) * 2005-05-23 2009-05-19 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus and method for defect inspection
KR20120006452A (ko) * 2010-07-12 2012-01-18 아사히 가라스 가부시키가이샤 표면 형상의 평가 방법 및 표면 형상의 평가 장치
JP2012208181A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Seiko Epson Corp コントラスト検査装置
TWI401408B (zh) * 2009-10-23 2013-07-11 Academia Sinica 光學量測與成像系統
US20130314700A1 (en) * 2009-09-30 2013-11-28 Hitachi High-Technologies Corporation Surface-defect inspection device
US20140043603A1 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Hitachi High-Technologies Corporation Surface inspecting apparatus having double recipe processing function
KR20160015321A (ko) * 2013-06-04 2016-02-12 케이엘에이-텐코 코포레이션 결함 검출을 강화하기 위해 최적 애퍼처 및 모드를 발견하기 위한 장치 및 방법
JP2017505434A (ja) * 2014-01-09 2017-02-16 ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 非球面およびその他の非平坦面のトポグラフィの測定
TWI660212B (zh) * 2014-07-28 2019-05-21 以色列商奧寶科技股份有限公司 自動聚焦系統

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3707331A1 (de) * 1987-03-07 1988-09-15 Zeiss Carl Fa Interferometer zur messung von optischen phasendifferenzen
JP3237309B2 (ja) * 1992-06-17 2001-12-10 キヤノン株式会社 システムエラー測定方法及びそれを用いた形状測定装置
US5737079A (en) * 1994-11-07 1998-04-07 Rayleigh Optical Corporation System and method for interferometric measurement of aspheric surfaces utilizing test plate provided with computer-generated hologram
US6184994B1 (en) * 1999-10-20 2001-02-06 Ade Phase Shift Technology Method and apparatus for absolutely measuring flat and sperical surfaces with high spatal resolution
US20040207836A1 (en) * 2002-09-27 2004-10-21 Rajeshwar Chhibber High dynamic range optical inspection system and method
JP2008076962A (ja) 2006-09-25 2008-04-03 Okano Denki Kk 光学検査装置
EP2084488B1 (en) * 2006-10-20 2017-03-22 Bioaxial Optical devices based on internal conical diffraction
EP2327953B1 (en) 2009-11-20 2013-06-19 Mitutoyo Corporation Apparatus and method for determining a height map of a surface through both interferometric and non interferometric measurements.
US9435640B2 (en) * 2013-12-04 2016-09-06 Zygo Corporation Interferometer and method for measuring non-rotationally symmetric surface topography having unequal curvatures in two perpendicular principal meridians
CN107567584B (zh) * 2015-05-04 2020-07-17 Asml荷兰有限公司 用于检查及量测的方法和设备
WO2019006433A1 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 Preza Chrysanthe MULTILAYER LIGHT SHEET STRUCTURED LIGHT EMITTING FLUORESCENCE MICROSCOPY SYSTEM
US11262191B1 (en) * 2018-07-12 2022-03-01 Onto Innovation Inc. On-axis dynamic interferometer and optical imaging systems employing the same
US10809055B2 (en) * 2018-07-24 2020-10-20 Kla Corporation Apparatus and method for measuring topography and gradient of the surfaces, shape, and thickness of patterned and unpatterned wafers

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02242103A (ja) * 1989-03-06 1990-09-26 Rotorex Opt Ltd 多種の用途に独立かつ選択的に操作可能な光学的検査装置
US5309222A (en) * 1991-07-16 1994-05-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Surface undulation inspection apparatus
JPH063625A (ja) * 1992-06-23 1994-01-14 Kazumi Haga 検査装置
US20050167620A1 (en) * 2004-01-30 2005-08-04 Cho Sue J. Apparatus and method to inspect display panels
US7535562B2 (en) * 2005-05-23 2009-05-19 Hitachi High-Technologies Corporation Apparatus and method for defect inspection
US20130314700A1 (en) * 2009-09-30 2013-11-28 Hitachi High-Technologies Corporation Surface-defect inspection device
TWI401408B (zh) * 2009-10-23 2013-07-11 Academia Sinica 光學量測與成像系統
KR20120006452A (ko) * 2010-07-12 2012-01-18 아사히 가라스 가부시키가이샤 표면 형상의 평가 방법 및 표면 형상의 평가 장치
JP2012208181A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Seiko Epson Corp コントラスト検査装置
US20140043603A1 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Hitachi High-Technologies Corporation Surface inspecting apparatus having double recipe processing function
KR20160015321A (ko) * 2013-06-04 2016-02-12 케이엘에이-텐코 코포레이션 결함 검출을 강화하기 위해 최적 애퍼처 및 모드를 발견하기 위한 장치 및 방법
JP2017505434A (ja) * 2014-01-09 2017-02-16 ザイゴ コーポレーションＺｙｇｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 非球面およびその他の非平坦面のトポグラフィの測定
TWI660212B (zh) * 2014-07-28 2019-05-21 以色列商奧寶科技股份有限公司 自動聚焦系統

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021026010A (ja) 2021-02-22
US20210042909A1 (en) 2021-02-11
JP7107995B2 (ja) 2022-07-27
TW202113332A (zh) 2021-04-01
KR20210018141A (ko) 2021-02-17
KR102663684B1 (ko) 2024-05-17
KR20220044694A (ko) 2022-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2024069627A (ja) 表面検査のための撮像システム
CN106198568B (zh) 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法
TWI413823B (zh) 影像檢查裝置
US11143503B2 (en) Interferometric waviness detection systems
TWI384213B (zh) 光學異向性參數測量方法及測量裝置
CN105738380A (zh) 显示装置的检查装置以及显示装置的检查方法
JP2008076324A (ja) 光学異方性パラメータ測定装置
KR100334222B1 (ko) 투명판의 표면 요철 검사 방법 및 장치
TWI818186B (zh) 用於表面檢測及評估之方法及成像系統
US10006872B2 (en) Optical inspection system
TW201925764A (zh) 用於偵測玻璃片上之表面缺陷的方法及設備
JP2005009919A (ja) 保護膜付き偏光板の検査装置および検査方法
WO2021132101A1 (ja) 眼鏡レンズ測定装置及び眼鏡レンズ測定プログラム
TW200839220A (en) Surface morphology defect inspection device and method
JPH0530761U (ja) 欠陥観察装置
JP6759937B2 (ja) レンズ測定装置
US20210255115A1 (en) Foreign material inspection system of display unit
JPS60209106A (ja) 平面度検査装置
KR20140144170A (ko) 평판패널 검사장치
JP2016535278A (ja) 光学的な表面粗さ測定
CN110044932A (zh) 一种曲面玻璃表面和内部缺陷的检测方法
KR102517637B1 (ko) 렌즈 품질 검사용 편광 분석 장치 및 그 방법, 이를 이용한 편광 분석 시스템
CN208026650U (zh) 偏光片检测装置
KR20110133183A (ko) 평판패널 검사장치
JP2006250631A (ja) 光学補償シートの検査方法および検査装置