CN101836153A - 暗场检测装置 - Google Patents

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CN101836153A CN200980100216A CN200980100216A CN101836153A CN 101836153 A CN101836153 A CN 101836153A CN 200980100216 A CN200980100216 A CN 200980100216A CN 200980100216 A CN200980100216 A CN 200980100216A CN 101836153 A CN101836153 A CN 101836153A
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李日焕
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Abstract

本发明涉及暗场检测装置，包括：照明单元，向基板上的被检物体发射光线；反射单元，将被所述被检物体反射后射入的光线或者透射所述基板射入的光线重新反射到所述被检物体；及摄像单元，利用从所述被检物体散射过来的光线拍摄所述被检物体。其中，所述照明单元、反射单元及摄像单元的配置要满足：由所述照明单元发射的光线中部分光线被所述被检物体散射到所述摄像单元，由所述照明单元发射的光线中另一部分光线则射入所述反射单元，而被所述反射单元重新反射到所述被检物体的光线则被所述被检物体散射后射入所述摄像单元。

Description

暗场检测装置
技术领域
本发明涉及暗场检测装置，特别涉及一种用于回收由照明单元射出后不向用于拍摄被检物体图像的摄像单元方向，而向摄像单元外部散射或反射的光线后，将其重新用在被检物体图像拍摄上的暗场检测装置。
背景技术
在半导体晶圆、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、等离子体显示器面板(Plasma Display Panel，PDP)、有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting Diodes，OLED)等平板显示器(Flat PanelDisplay)的制程中，每一道制程完成后必须检测是否已成功执行了单位制程。
例如在LCD制程中，普遍应用的检测方法例如有检测基板上的异物及凹凸缺陷等方法及除检测上述缺陷之外还检测基板上图案形状的方法。在如上检测基板上缺陷或基板上图案的方法中，有一种方法叫做暗场检测方法。被检测对象，即被检物体通常具有由需要直接检测的对象即异物或图案部分和几乎接近于镜面的基板构成的特点。
图1是一种现有暗场检测装置的结构示意图。
如图1所示，暗场检测装置是一种用于检测基板1上的被检物体2，例如玻璃基片上的异物或形成在玻璃基片上的凹凸部分的装置。照明单元10被设置成其发射的光线a1、a2能够照射基板1上的被检物体2。由照明单元10射出的光线a1、a2会被凸部等被检物体2反射或散射，或者被玻璃基片等基板1反射。被所述被检物体2反射或散射的光线中部分光线a11射入基板1上方的摄像单元20，而所述摄像单元20则可用射入所述摄像单元20之光线a11拍摄被检物体2。由摄像单元20拍摄的图像经由图像处理单元30分析后，可供人们识别基板1上是否存在被检物体2或者该被检物体2属于何种缺陷等情况。
然而，虽然由照明单元10射出的光线a1、a2中部分光线被所述被检物体2反射或散射后朝摄像单元20方向前进(参见a11)，但另一部分光线则被所述被检物体2反射或散射后朝没有设置摄像单元20的方向前进(参见a12)，或者被所述基板1反射后同样地朝没有设置摄像单元20的方向前进(参见a22)。如此，朝没有设置摄像单元20的方向前进的全部光线a12、a22将被损失而不能把照明单元10的光量充分应用到被检物体2的图像摄影上。而且由于照明单元10仅能在特定方向上照射光线，因此在摄影中仅能突显被检物体2的某一特定表面(直接散射入射光的部分)的图像。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种暗场检测装置，其能够回收使用没有朝向用于拍摄被检物体形象的摄像单元方向射入而在外部损失的光线，因此能够最大限度地应用有限的照明单元光量，从而在观察或检测基板时，能够提高性能及效率。而且在照明单元的相反方向上也能够发射业已回收的光线，因此在没有增设其它照明单元的条件下，也能照射被检物体多个表面。
为了达到上述目的，本发明的暗场检测装置包括：照明单元，向基板上的被检物体发射光线；反射单元，将被所述被检物体反射后射入的光线或者透射所述基板射入的光线重新反射到所述被检物体；及摄像单元，通过从所述被检物体散射过来的光线拍摄所述被检物体。其中，所述照明单元、反射单元及摄像单元的配置要满足：由所述照明单元射出的光线中部分光线被所述被检物体散射到所述摄像单元，由所述照明单元射出的光线中另一部分光线则射入所述反射单元，而被所述反射单元重新反射到所述被检物体的光线则被所述被检物体散射后射入所述摄像单元。
优选地，本发明的暗场检测装置中所述被检物体位于所述基板的一面，所述照明单元及所述反射单元设置在从所述基板的一面隔开预定距离的空间内，据此，射入所述反射单元的光线包括被所述被检物体反射的光线或被所述基板反射的光线。
优选地，本发明的暗场检测装置中所述照明单元及反射单元的配置要满足：连接所述照明单元中心与所述反射单元中心的光轴基本上与所述基板平行。
优选地，本发明的暗场检测装置中所述反射单元包括：第一反射镜，用于反射被所述被检物体或所述基板反射后射入的光线；第二反射镜，用于把被所述第一反射镜反射后射入的光线重新反射到所述被检物体。其中所述被检物体与所述第一反射镜之间的光径和所述第二反射镜与所述被检物体之间的光径互不一致。
优选地，本发明的暗场检测装置中所述被检物体位于所述基板的一面，所述照明单元设置在从所述基板的一面的相反面即所述基板的另一面隔开预定距离的空间内，所述反射单元设置在从所述基板的一面隔开预定距离之空间内，射入所述反射单元的光线包括被所述被检物体反射的光线或透射所述基板的光线。
优选地，本发明的暗场检测装置中所述照明单元包括激光光源、发光二极管(LED)光源或卤素灯。
优选地，本发明的暗场检测装置进一步包括聚光单元，所述聚光单元在光线射入所述反射单元的方向上位于所述反射单元的前方，用于会聚射入所述反射单元的光线或由所述反射单元射出的光线。
本发明的暗场检测装置由于其具有能够回收未向用来拍摄被检物体图像的摄像单元方向射入而向外部散射或反射的光线的反射单元，并将由所述反射单元回收到的光线重新向摄像单元方向发射，因此可以在不增设其它照明单元的条件下，可以最大限度地应用规定照明单元射出的有限的光量。
另外对被检物体来说，由于其不仅能够在由照明单元照射光线的部分，还可以在由反射单元照射光线的部分等位置上散射光线，因此可利用被检物体全体区域上散射的光线来拍摄被检物体，提高被检物体检测性能及效率。
附图说明
图1是一种现有暗场检测装置的结构示意图。
图2是本发明的暗场检测装置第一实施例的结构示意图。
图3是本发明的暗场检测装置第二实施例的结构示意图。
图4是本发明的暗场检测装置第三实施例的结构示意图。
图5是本发明的暗场检测装置第四实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面，参照附图具体说明本发明暗场检测装置的优选实施例。
图2是本发明的暗场检测装置第一实施例的结构示意图。
如图2所示，本实施例的暗场检测装置100用来回收由照明单元发射后未向用于拍摄被检物体形象的摄像单元方向前进，而向摄像单元外部散射或反射的光线后，将其重新应用到被检物体形象拍摄上的装置，包括照明单元110、摄像单元120、图像处理单元130、反射单元140及聚光单元150。
所述照明单元110朝基板1上的被检物体2方向发射光线。所述基板1包括用于平板显示器(Flat Panel Display)的玻璃基片等，所述被检物体2包括玻璃基片上的异物或玻璃基片上的凹凸部。作为所述照明单元110的光源，一般使用激光光源、发光二极管(LED)光源等，也可以使用其它各种光源。
所述摄像单元120接收被所述被检物体2散射的光线后，应用该光线拍摄所述被检物体2的形象。所述摄像单元120一般使用线阵相机(line camera)或者面阵相机(area camera)等，除此之外也可以使用可应用在暗场检测装置上的各种形象捕获装置。所述摄像单元120接收的光线包括以下部分：从所述照明单元110发射后被所述被检物体2散射，之后沿第一光径LA1朝摄像单元120方向前进的光线(参见L110、L111)；以及由反射单元140(将在后面描述)反射后，沿第二光径LA2朝所述被检物体2方向前进，之后被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元120方向前进的光线(参见L130，L131)。
所述图像处理单元130分析所述摄像单元120拍摄的被检物体2的形象后，判断所述被检物体2在产品的优良与否判断中是否为可允许的，或者所述被检物体2属于哪一种类型的缺陷等情况。
所述反射单元140用于向被检物体2的方向反射被所述被检物体2反射后射入的光线或者透射所述基板1后射入反射单元140的光线。作为所述反射单元140一般使用被处理成能够反射99％以上入射光的反射镜等，此外也可以使用具有各种反射率的反射镜。射入所述反射单元140的光线包括：由照明单元110发射后被所述被检物体2反射，之后沿第二光径LA2朝反射单元140方向前进的光线(参见L110及L112)，和由照明单元110发射后被所述基板1反射，之后沿第二光径LA2朝反射单元140方向前进的光线(参见L120及L122)。
所述聚光单元150用于会聚向反射单元140射入的光线或者由反射单元140射出的光线。其在光线射入反射单元140的方向上，沿着第二光径LA2位于所述反射单元140的前方。作为所述聚光单元150一般使用用来把光线会聚到所期望的方向及地点的聚光镜等。通过所述聚光单元150射入反射单元140的光线可会聚到反射单元140的表面区域内，而由反射单元140射出的光线亦可会聚到被检物体2附近。此外可以增设能够控制及应用如上反射光的偏振的结构，而反射光的偏振现象可通过布儒斯特定律(Brewster‘s Law)等理论来得到充分的解释。
在本实施例中，照明单元110和反射单元140配置在所述基板1的同一侧上。被检物体2位于基板1的一面1a上，照明单元110和反射单元140位于和基板1的一面1a相隔一定距离的空间内。因此，由照明单元110发射的部分光线被所述被检物体2反射后射入反射单元140(L110，L112)，而由照明单元110发射的另一部分光线则被基板1反射后射入反射单元140(L120，L122)。
下面，参照图2简单说明本实施例所提供的具有如上结构的暗场检测装置100中由照明单元110发射的光线的前进路径。
由照明单元110发射的部分光线被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元120方向前进(L110、L111)。由照明单元110发射的另一部分光线则被所述被检物体2反射后沿第二光径LA2射入反射单元140(L110、L112)。由照明单元110发射的又一部分光线则被基板1反射后沿第二光径(LA2)射入反射单元140(L120、L122)。
如此通过聚光单元150射入反射单元140的光线(L112、L122)重新向被检物体2方向反射。被反射单元140反射的光线L130沿第二光径LA2朝被检物体2方向前进，之后该光线重新被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元120方向前进(L131)。
具有如上结构的本实施例暗场检测装置具备反射单元，该反射单元能够回收不向用来拍摄被检物体形象的摄像单元射入，而向摄像单元外部散射或反射的光线，而由反射单元回收的光线重新射入所述摄像单元而得到应用。因此本实施例可在不增设其它照明单元的条件下能够最大限度地应用规定照明单元发射的预定光量。
另外对被检物体来说，由于其不仅能够在由照明单元照射光线的部分，还可以在由反射单元照射光线的部分等位置上散射光线，因此可利用被检物体全体区域上散射的光线来拍摄被检物体，因此可以提高被检物体检测性能及效率。
图3是本发明的暗场检测装置第二实施例的结构示意图。
如图3所示，本实施例的暗场检测装置200同样用于回收向摄像单元外部散射或反射的光线，并将此光线重新应用到被检物体的形象拍摄中，包括照明单元210、摄像单元220、图像处理单元230、反射单元240及聚光单元250。图3中，照明单元210、摄像单元220、图像处理单元230、反射单元240及聚光单元250的结构及功能分别与本发明第一实施例中用相同术语表述的照明单元110、摄像单元120、图像处理单元130、反射单元140及聚光单元150相同，因此对其不再赘述。
本实施例的暗场检测装置200中照明单元210和反射单元240位于基板1的同一侧，而所述照明单元210和反射单元240被设置成连接所述照明单元210中心和所述反射单元240中心的光轴与基板1基本上平行(平行或倾斜若干角度)。贯穿摄像单元220的光轴同基板1垂直相交，同时与贯穿所述照明单元210中心和反射单元240中心的光轴垂直相交。
因此，由照明单元210发射的部分光线不受任何介质的阻碍而直接射入反射单元240(L240)，另一部分光线则被所述被检物体2反射后射入反射单元240(L210，L212)，而又一部分光线则被基板1反射后射入反射单元240(L220，L222)。
由照明单元210射出的部分光线被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元220方向前进(L210，L211)，被反射单元240反射的光线L230则沿第二光径LA2朝被检物体2方向前进后重新被所述被检物体2散射，之后沿第一光径LA1朝摄像单元220方向前进(L231)。
图4是本发明的暗场检测装置第三实施例的结构示意图。
如图4所示，本实施例的暗场检测装置300同样用于回收向摄像单元外部散射或反射的光线后将此光线重新应用到被检物体形象的拍摄中，包括照明单元310、摄像单元320、图像处理单元330、反射单元340及聚光单元350。图4中，照明单元310、摄像单元320、图像处理单元330、反射单元340及聚光单元350的结构及功能分别与本发明的第一实施例中用相同术语表述的照明单元110、摄像单元120、图像处理单元130、反射单元140及聚光单元150相同，因此对其不再赘述。
在本实施例中，所述照明单元310和反射单元340分别位于基板1的两侧。被检物体2位于基板1的一面1a上，照明单元310位于从基板1一面1a的相反面即基板1的另一面1b隔开一定距离的空间内，反射单元340则位于从基板1的一面1a隔开一定距离的空间内。
据此，由照明单元310射出的部分光线透射基板1后被所述被检物体2散射，之后射入摄像单元320(L310，L311)；由照明单元310射出的另一部分光线则透射基板1后被所述被检物体2反射，之后射入反射单元340(L310，L312)；由照明单元310射出的再一部分光线则透射基板1后射入反射单元340(L320，L322)。被反射单元340反射的光线L330沿第二光径LA2朝被检物体2方向前进，之后该光线重新被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元320方向前进(L331)。
图5是本发明的暗场检测装置第四实施例的结构示意图。
如图5所示，本实施例的暗场检测装置400用于回收向摄像单元外部散射或反射之光线后，将其重新应用到被检物体形象的拍摄中，包括照明单元410、摄像单元420、图像处理单元430、反射单元442和444及聚光单元450。图5中，照明单元410、摄像单元420、图像处理单元430、反射单元442和444及聚光单元450的结构及功能分别与本发明第一实施例中用相同术语表述的照明单元110、摄像单元120、图像处理单元130、反射单元140及聚光单元150相同，因此对其不再赘述。
本实施例的暗场检测装置400的特点是反射单元包括第一反射镜442和第二反射镜444，其中第一反射镜442用于反射被所述被检物体2或基板1反射后射入的光线，第二反射镜444用于重新把被所述第一反射镜442反射后射入的光线朝所述被检物体2方向反射。被检物体2位于基板1的一面1a上，照明单元410、第一反射镜442和第二反射镜444则一起配置在从基板1的一面1a隔开一定距离的空间内。
据此，由照明单元410射出的部分光线被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元420方向前进(L410、L411)；由照明单元410射出的另一部分光线则被所述被检物体2反射后沿第三路径LA3射入第一反射镜442(L410、L412)；由照明单元410射出的再一部分光线则被基板1反射后沿第三路径LA3射入第一反射镜442(L420、L422)。
射入第一反射镜442的光线全被第一反射镜442反射后朝第二反射镜444方向前进(L440)，射入第二反射镜444的光线被第二反射镜444反射后沿第四路径LA4重新向被检物体2方向前进(L430)。朝被检物体2方向前进的光线被所述被检物体2散射后沿第一光径LA1朝摄像单元420方向前进(L431)。
本实施例中，第一反射镜442和第二反射镜444被设置成被检物体2和第一反射镜442之间的光径和第二反射镜444与被检物体2之间的光径互不一致。而且，在所述被检物体2与第一反射镜442之间的光径上可以设置聚光单元450(例如聚光镜)或偏振片等光学器件。在所述第一反射镜442与第二反射镜444之间的光径上或者在第二反射镜444与被检物体2之间的光径上也可以分别设置聚光镜或偏振片等光学器件。
具有如上结构的本实施例由于具备一对反射镜，因此无需使射入反射单元的光径和被所述反射单元反射的光径一致，因此可以实现装置结构的多样化，并使之能够配合各种外壳，以提高兼容性。
本发明的保护范围并不局限于上述实施例及变形例，在权利要求范围内可实现各种不同的实施例。在不脱离本发明精神的前提下，本领域技术人员所进行的任何变更及修饰均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种暗场检测装置，其特征在于，包括：
照明单元，朝基板上被检物体方向射出光线；
反射单元，将被所述被检物体反射后射入的光线或者透射所述基板射入的光线重新反射到所述被检物体；及
摄像单元，接收由所述被检物体散射的光线后，拍摄所述被检物体，
其中，所述照明单元、反射单元及摄像单元的配置要满足：由所述照明单元射出的光线中部分光线被所述被检物体散射到所述摄像单元，另一部分光线则射入所述反射单元，而被所述反射单元重新反射到所述被检物体的光线则被所述被检物体散射后射入所述摄像单元。
2.根据权利要求1项所述的暗场检测装置，其特征在于，所述被检物体位于所述基板的一面，所述照明单元及所述反射单元设置在从所述基板的一面隔开预定距离的空间内，从而射入所述反射单元的光线包括被所述被检物体反射的光线或被所述基板反射的光线。
3.根据权利要求2所述的暗场检测装置，其特征在于，所述照明单元及所述反射单元的设置要满足：连接所述照明单元的中心与所述反射单元的中心的光轴基本上与所述基板平行。
4.根据权利要求2所述的暗场检测装置，其特征在于，所述反射单元包括：第一反射镜，用于反射被所述被检物体或所述基板反射后射入的光线；第二反射镜，用于把被所述第一反射镜反射后射入的光线重新向所述被检物体方向反射，
所述被检物体与所述第一反射镜之间的光径和所述第二反射镜与所述被检物体之间的光径互不一致。
5.根据权利要求1所述的暗场检测装置，其特征在于，所述被检物体位于所述基板的一面上，所述照明单元设置在从所述基板的一面的相反面即所述基板的另一面隔开预定距离的空间内，所述反射单元设置在从所述基板的一面隔开预定距离的空间内，从而射入所述反射单元的光线包括被所述被检物体反射的光线或透射所述基板的光线。
6.根据权利要求1所述的暗场检测装置，其特征在于，所述照明单元包括激光光源、发光二极管光源或卤素灯。
7.根据权利要求1所述的暗场检测装置，其特征在于，进一步包括聚光单元，所述聚光单元在光线射入所述反射单元的方向上位于所述反射单元的前方，用于会聚射入所述反射单元的光线或由所述反射单元射出的光线。
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