即时检测全场厚度的光学装置制造方法及图纸

一种即时检测全场厚度的光学装置，包含两个光源单元、两个屏幕、两个影像撷取器及影像处理模块。两个光源单元分别产生行进至平面待测件的参考点的第一入射光与第二入射光，该第一入射光与该第二入射光为点扩束且具有相干性的球面光波，并分别产生第一干涉条纹与第二干涉条纹。两个屏幕分别将第一干涉条纹与第二干涉条纹成像于其上。两个影像撷取器分别设置于两个屏幕之上，撷取干涉条纹的光强影像。影像处理模块与影像撷取器连接以获得数字信号，并计算平面待测件的全场厚度分布。本发明专利技术可直接求得平面待测件的全场厚度分布，而无需经过相位移或先以其它设备测量平面待测件的任一点的绝对厚度，从而节省了检测上所需的时间与相关设备的成本。

An optical device for measuring the full thickness of the whole field

An optical device to detect the full thickness of the whole field, including two light source units, two screens, two image capture devices and image processing modules. The two light source units generate the first incident light and the second incident light moving to the reference point of the plane to be tested respectively, and the first incident light and the second incident light point expand the beam and have the coherence spherical light wave, and generate the first interference fringes and the second interference fringes respectively. The two screens image the first interference fringes and the second interference fringes on them respectively. Two image capture devices are set on two screens to capture the intensity image of the interference fringes. The image processing module connects with the image capture device to obtain the digital signal and calculates the total field thickness distribution of the plane to be measured. The invention can directly obtain the whole field thickness distribution of the plane to be tested, without any phase shifting or measuring the absolute thickness of any point of the plane to be measured by other devices first, thereby saving the time needed to detect and the cost of the related equipment.

【技术实现步骤摘要】
即时检测全场厚度的光学装置
本专利技术涉及一种检测厚度的光学装置，特别是涉及一种能即时检测全场厚度的光学装置。
技术介绍
随着市场对于显示器的需求，柔性显示器(flexibledisplay)已成为目前显示器产业的研发重点之一，而柔性显示器中最关键的元件便为可挠性基板。可挠性基板除了须具备良好的材料性质与光学特性之外，其厚度均匀度也是影响显示器质量好坏的因素之一。多数柔性显示器采用卷对卷(Roll-to-Roll)的生产方式来达到快速量产，厚度不均匀的可挠性基板会导致柔性显示器容易产生翘曲(warpage)甚至在制程中产生破裂或损坏，因此，可挠性基板厚度检测在品管中是重要且必须的，而为了响应快速生产线上的厚度检测需求，有必要发展即时全场厚度测量方法。现有的全场厚度测量方法主要以光学干涉进行测量，而可概分为单点测量的光学干涉术及全场测量的光学干涉术。光学干涉术具有非接触式、全域性及高准确度等测量的优点，其中，单点测量的光学干涉术必须通过点对点扫描的测量方式来完成全场测量；而全场测量的光学干涉术则必须使用相位移技术来求解相位，因此，此两种测量方法均无法快速地测量全场的厚度分布，而较难应用于线上即时检测。有鉴于此，申请人于中国台湾第I486550公告专利(以下简称前案)提出大范围面积全场厚度测量理论-角度入射干涉术(AngularIncidenceInterferometry，AII)便是克服前述缺点的光学干涉术。前案无需执行相位移而通过仅撷取一张能直接反应待测试片厚度的干涉条纹进行测量分析，虽克服现有光学干涉的缺点，然而，本领域技术人员均知，前案仅通过该干涉条纹仍无法直接计算求得待测试片的全场厚度，仍需通过代入待测试片的平均厚度值或是试片中至少一点的绝对厚度值于计算式中，才能得到待测试片的全场厚度值。换句话说，要先得知待测试片平均厚度值或试片中一点的绝对厚度值时，仍需额外的时间与设备(例如单点的绝对厚度测量仪器)来求取。因此，若可不必预知待测试片的平均厚度值或待测试片中一点的绝对厚度值便可直接测量待测试片的全场绝对厚度，将能节省检测上所需的时间及相关设备的成本，并能降低不同测量架设与方法间准确度不匹配而彼此限制的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种即时检测全场厚度的光学装置。本专利技术即时检测全场厚度的光学装置，适用于即时检测一平面待测件的全场厚度，该光学装置包含两个光源单元、两个屏幕、两个影像撷取器、及影像处理模块。所述光源单元分别产生一斜向行进至该平面待测件的一参考点的第一入射光，以产生一第一干涉条纹、及一斜向行进至该参考点的第二入射光，以产生一第二干涉条纹，该第一入射光与该第二入射光为点扩束且具有相干性的球面光波，且该第一入射光于该参考点的一入射向量与该第二入射光于该参考点的一入射向量彼此不重叠。所述屏幕分别用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹成像于其上。所述影像撷取器分别设置于该两个屏幕之上，用于撷取该两个屏幕上的干涉条纹的光强影像。该影像处理模块与所述影像撷取器连接，用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的光强影像转换成数字信号，计算得知该参考点的整数级条纹级次，进而取得该平面待测件的全场厚度分布。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该影像处理模块由该第一干涉条纹及该第二干涉条纹中萃取出二绝对相位与在该参考点(x0,y0)时，所述绝对相位与该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的整数级条纹级次N1(x0,y0)与N2(x0,y0)、及该第一干涉条纹与该第二干涉条纹两相对的相对相位与的关系表示为及且由得N1(x0,y0)＝N2(x0,y0)。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该第一入射光的一斜向入射角度为θi1、该第二入射光的一斜向入射角度为θi2、该光源单元的一光波长λ及该平面待测件的折射率n，该平面待测件的相对该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的厚度t(x,y)分别表示为以下厚度表示式：其中，A1(x,y)与A2(x,y)为分别对应该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的及联合计算该两个厚度表示式而得N1(x0,y0)，再将该平面待测件的任一点的N1(x0,y0)代入其中的一厚度表示式，以求得该平面待测件的厚度。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，定义一由该参考点沿一法线远离该平面待测件延伸的第一延伸线、及分别由所述光源单元往该第一延伸线延伸的第二延伸线与第三延伸线，且该第一延伸线与该第二延伸线成角度于一第一交点，而该第一延伸线与该第三延伸线成角度于一第二交点。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该第一交点与该第二交点至该参考点的距离皆为L，该第一交点至该其中一该光源单元的距离为D1，而该第二交点至其中另一该光源单元的距离为D2，且D1＝D2＝D。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该第一入射光与该第二入射光的一斜向入射角度分别为θi1与θi2，且本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，每一个该光源单元包括一激光光源、一光束提升转折器及一空间滤波扩束器，该光束提升转折器设置于该激光光源与该空间滤波扩束器之间，该激光光源发出的光经由该光束提升转折器至该空间滤波扩束器而形成该第一入射光与该第二入射光。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该影像处理模块包括一软件分析单元及一绘图显示单元，该软件分析单元将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的光强影像转换成数字信号，并计算所述数字信号而取得该参考点的该整数级条纹级次，并通过该整数级条纹级次取得该平面待测件的全场厚度，该绘图显示单元绘出该全场厚度分布。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该平面待测件为玻璃基板或透明塑胶基板，该透明塑胶基板由一选自下列构成的群组的材料所制成：聚乙烯对苯二甲酸酯、聚苯二甲酸乙二酯及聚碳酸酯。本专利技术的即时检测全场厚度的光学装置，该平面待测件为非透明材料所制成，该非透明材料为硅晶圆或金属薄膜，且该光源单元产生红外线激光。本专利技术的有益效果在于：通过所述光源单元斜向入射该平面待测件的同一该参考点，而于所述屏幕上产生第一干涉条纹与第二干涉条纹，并让该影像撷取器撷取干涉条纹的光强影像后，直接以该影像处理模块计算出该参考点的整数级条纹级次，进而直接求得该平面待测件的全场厚度分布。附图说明图1是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第一实施例并省略一影像处理模块。图2是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。图3是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。图4是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。图5是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第二实施例并省略该影像处理模块。图6是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第三实施例并省略该影像处理模块。图7是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。图8是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。图9是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。图10是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第四实施例并省略该影像处理模块。图11是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第五实施例并省略该影像处理模块。图12是一立体示意图，说明本专利技术即时检测全场厚度的光学装置的一第六实施例并省略该影像处理模块。图13是一厚度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种即时检测全场厚度的光学装置，适用于即时检测平面待测件的全场厚度，该光学装置包含两个光源单元、两个屏幕、两个影像撷取器、及影像处理模块，其特征在于：所述光源单元分别产生斜向行进至该平面待测件的参考点的第一入射光，以产生第一干涉条纹，及斜向行进至该参考点的第二入射光，以产生第二干涉条纹，该第一入射光与该第二入射光为点扩束且具有相干性的球面光波，且该第一入射光于该参考点的入射向量与该第二入射光于该参考点的入射向量彼此不重叠，所述屏幕分别用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹成像于所述屏幕上，所述影像撷取器分别设置于该两个屏幕之上，用于撷取该两个屏幕上的干涉条纹的光强影像，该影像处理模块与所述影像撷取器连接，用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的光强影像转换成数字信号，计算得知该参考点的整数级条纹级次，以取得该平面待测件的全场厚度分布。

【技术特征摘要】
2016.06.28 TW 1051202621.一种即时检测全场厚度的光学装置，适用于即时检测平面待测件的全场厚度，该光学装置包含两个光源单元、两个屏幕、两个影像撷取器、及影像处理模块，其特征在于：所述光源单元分别产生斜向行进至该平面待测件的参考点的第一入射光，以产生第一干涉条纹，及斜向行进至该参考点的第二入射光，以产生第二干涉条纹，该第一入射光与该第二入射光为点扩束且具有相干性的球面光波，且该第一入射光于该参考点的入射向量与该第二入射光于该参考点的入射向量彼此不重叠，所述屏幕分别用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹成像于所述屏幕上，所述影像撷取器分别设置于该两个屏幕之上，用于撷取该两个屏幕上的干涉条纹的光强影像，该影像处理模块与所述影像撷取器连接，用于将该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的光强影像转换成数字信号，计算得知该参考点的整数级条纹级次，以取得该平面待测件的全场厚度分布。2.如权利要求1所述的即时检测全场厚度的光学装置，其特征在于：该影像处理模块由该第一干涉条纹及该第二干涉条纹中萃取出二绝对相位与在该参考点(x0,y0)时，所述绝对相位与该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的整数级条纹级次N1(x0,y0)与N2(x0,y0)、及该第一干涉条纹与该第二干涉条纹两相对的相对相位与的关系表示为及且由得N1(x0,y0)＝N2(x0,y0)。3.如权利要求2所述的即时检测全场厚度的光学装置，其特征在于：该第一入射光的斜向入射角度为θi1、该第二入射光的斜向入射角度为θi2、该光源单元的光波长为λ，及该平面待测件的折射率为n，该平面待测件的相对该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的厚度t(x,y)分别表示为以下厚度表示式：其中，A1(x,y)与A2(x,y)为分别对应该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的及联合计算该两个厚度表示式而得N1(x0,y0)，再将该平面待测件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟中，宋泊锜，
申请(专利权)人：王伟中，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71