对焦方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种对焦方法与装置，其利用具有高色散以及低色散特性的色散镜组将一宽频光调制成一色散光，再将该色散光投射至一物体上，以形成一物光。经由滤光与分光的程序，使得该物光中对应高色散的波段被用来检测该物体的表面形貌所具有的高度信息。再根据该高度信息使该色散光中关于该低色散的波段的光聚焦在该物体的表面上。经由滤波的方式，使该物光中对应该低色散波段的光投射至一图像感测装置上以得到关于该物体表面的一清晰对焦图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种光学检测技术，尤其是指一种利用色散原理来进行自动以及实时 对焦的一种对焦方法与装置。
技术介绍
随着平面显示器大厂技术不断精进，阵列(array)制程阶段、液晶(cell)制程以 及彩色滤光片(color filter)制程中，对于质量的控管的要求也越来越严格。因此在线实 时缺陷检测的效果优劣，将会影响到产品的产能以及生产制造的成本。一般说来，当面板的尺寸越来越大时，制程和检测的速度也必须要加快，以免影 响到生产的速度。然而，由于基板尺寸增大时，挠曲量也增加，因此自动光学检测系统 (automatic optical inspection,AOI)的对焦范围不够大和寻焦的速度不够快时，往往造 成检测的效果不佳，而影响到后续制程的进行。在目前的现有技术中，主要的对焦方式分成主动式对焦以及被动式对焦两种方 式，其中被动式对焦，例如中国台湾公告专利号TW00486599所公开的技术，其利用粗调与 细调两阶段的方式寻焦。另外，在中国台湾公告专利TW00571583，则公开一种以景深作为 寻焦步阶的依据，且必须设定寻焦范围，以在短行程范围内进行自动对焦。而主动式对焦技 术，如中央精机株式会社(CHU0 precision industrial co.，ltd.)所生产的型号AF-I的 自动对焦装置，其原理为由光源产生的光透过对焦光栅的投影经过物镜投射至物体表面， 将物面反射的光栅图像与原光栅图像进行相位比对。由于此自动对焦装置的架构使用了线 型传感器，所以对焦速度快。此外，又如美国专利US. Pat. No. 7，477，401也公开一种利用两 种不同光源配合色散原理以进行物体表面形貌量测以及二维红外线图像观察。
技术实现思路
在一实施例中本专利技术提供一种对焦方法，其包括有下列步骤提供一色散镜组，其 具有一色散曲线，该色散曲线包括有一第一色散波段以及一第二色散波段；使一宽频光通 过该色散镜组而形成一色散光以投射至一物体上而形成一物光；分析该物光中关于该第一 色散波段的光谱以得到关于该物体的一表面高度信息；根据该表面高度信息，使得该色散 光中对应该第二色散波段的光聚焦于该物体的表面上；以及感测该物光中对应该第二色散 波段的光以形成一对焦图像。在另一实施例中，本专利技术还提供一种对焦装置，其包括有一光源模块，其提供一 宽频光；一色散镜组，其具有一色散曲线，该色散曲线包括有一第一色散波段以及一第二色 散波段，该色散镜组调制该宽频光以形成一色散光；一物镜，其聚焦该色散光并投射至一物 体上以形成一物光；一分光滤光部，其将该物光分成一第一物光以及一第二物光，并且对该 第一物光进行滤光，以形成对应该第一色散波段的一第一过滤光以及对该第二物光进行滤 光以形成对应该第二色散波段的一第二过滤光；一光谱分析部，其对该第一过滤光进行光 谱分析以得到一与表面高度相关的中心波长；一控制单元，其根据该中心波长进行演算处理以得到关于该物体的表面高度信息，并根据该表面高度信息调整该物镜与该物体间的距 离，使得该色散光中对应该第二色散波段的光聚焦于该物体的表面上；以及一图像感测装 置，其感测该第二过滤光以形成一对焦图像。附图说明图1为本专利技术的对焦方法实施例流程示意图；图2A至图2D分别为不同的色散曲线示意图；图2E为以图2D的色散曲线中的另一段中的一特定波长范围作为第二色散波段示 意图；图3为色散光聚焦示意图；图4A为本专利技术的解析表面高度信息流程示意图；图4B为色散光场投射至物体表面示意图；图4C为反射光场经过光谱仪分析的光强与波长关系示意图；图5为本专利技术形成清晰对焦图像流程示意图；图6为本专利技术的对焦装置第一实施例示意图；图7为本专利技术的对焦装置第二实施例示意图。其中，附图标记2-对焦方法20 24_ 步骤220 222_ 步骤240 241-步骤3-对焦装置30-光源31-色散镜组32-物镜33-分光滤光部330-第一分光滤光单元3300-第一分光组件3301-第一滤光组件331-第二分光滤光单元3310-第二分光组件3311-第二滤光组件34-光谱分析部35-控制单元36-准直透镜37-平台38-线性移动单元39-图像感测装置390-透镜组件7-物体80、81、82_光90、91、92_ 色散曲线900,910,920-曲线段901,911,921-曲线段922-波长范围具体实施例方式为使审查员能对本专利技术的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将 本专利技术的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以使得审查员可以了解本发 明的特点，详细说明陈述如下本专利技术提供一种对焦方法，其利用色散的原理将色散光投射至物体上，利用光谱 分析的方式找出反射光信号中最大能量的波长，或经过分析后，能代表最大能量集中度的 波长，以得到物体的表面高度信息。再根据该表面高度信息，使得色散光中色散低的区段聚 焦于物体上以得到清晰的对焦图像。利用本专利技术的方法，一方面不需要在光轴方向移动镜 组与计算图像信息进行寻焦的动作，因此可以降低寻焦的时间；另一方面，在色散镜组的设 计上，可以弹性地设计出适当的寻焦范围，其范围约在数百ym至数毫米(mm)之间，而对焦 精度可达μ m等级，因此具有寻焦范围大以及寻焦速度快(小于0. 2秒)的优势。本专利技术提供一种对焦装置，其采用色散光学镜组和光谱仪的光路设计，其中光源 的部份为可以产生多种波长的光源或者是宽频光源。该宽频光经过了色散镜组以及物镜之 后将各种不同的波长光线聚焦于不同的聚焦深度，而投射至一物体上。透过光谱分析的方 式，找出物体表面某一高度所反射的波长的强度，而得知该物体表面的高度。该高度信息， 再回馈给控制单元，以控制可产生位移运动的组件改变物体和物镜间的相对位置，使得色 散光中色散程度低的波段可以聚焦在物体表面，进而透过图像感测装置感测关于该低色散 的反射光以得到清晰的物体表面图像，使得表面缺陷检测的稳定性得以提升。请参阅图1所示，该图为本专利技术的对焦方法实施例流程示意图。该对焦方法首先 以步骤20提供一色散镜组，其具有一色散曲线，其包括有一第一色散波段以及一第二色散 波段。该色散镜组可将具有不同波长组合的宽频光中的各波长产生轴向色散。其中，轴向色 散的特性如图2A至图2D所示，该图分别为不同的色散曲线示意图。在图2A至图2D所示 的色散曲线中，其中水平轴代表Z轴方向的色散高度，而纵轴则代表光波长。在图2A中，其 色散曲线90具有两曲线段，其中曲线段900的色散范围大于该曲线段901。也就是说，该曲 线段900属于高色散效果的波段，而以该曲线段900作为该第一色散波段；而该曲线段901 属于低色散的效果，因此以该曲线段901作为该第二色散波段。因此，当光经过了色散镜组 之后，对应该第一色散波段的波长范围内的各波长会被散射到不同的Z轴位置；而第二色 散波段，其代表低色散效果，亦即在该波段所及的波长范围内的光经过了色散镜组之后，被 色散的范围小，因此会聚焦在特定的高度范围内。另外，如图2B所示的色散曲线，基本上与图2A类似，差异的是，在图2A中的曲线 段901所涵盖的色散范围比曲线段900所涵盖的色散范围来得小，而图2B中的色散曲线 91，其所具有的曲线段910所涵盖的色散范围比曲线段911所涵盖的色散范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种对焦方法，其特征在于，包括有下列步骤：提供一色散镜组，其具有一色散曲线，其包括有一第一色散波段以及一第二色散波段；使一宽频光通过该色散镜组而形成一色散光以投射至一物体上而形成一物光；分析该物光中关于该第一色散波段的光谱以得到关于该物体的一表面高度信息；根据该表面高度信息，使得该色散光中对应该第二色散波段的光聚焦于该物体的表面上；以及感测该物光中对应该第二色散波段的光以形成一对焦图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金亮，王俊杰，王浩伟，郭世炫，张乐融，赖皇文，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]