专利名称：面板的斜视角光学检测装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种面板的光学检测(optical inSpection)装置，尤其是指一种以斜视角(tilted view angle)及线扫描方式扫描面板的斜视角光学检测装置。
背景技术：
在一般的面板扫描检测方法中有区域扫描(area scan)及线扫描(linescan)两种。其中，使用区域扫描的方法是将整个面板区分为一个区域或多个区域而加以扫描，但以此方式扫描具有以下的缺点(1)面光源很难在大区域范围内非常均匀；(2)面光源不均匀性的平面场校正(flat field correction)资料量很大，导致执行影像数字讯号处理(image DSP)时较慢且较难；(3)计算影像补偿的演算法(algorithm)较难等缺点。
另一方面，线扫描则可改善区域扫描的缺点，例如(1)线光源(linearlighting)较大区域面光源容易均匀；(2)线性光源不均匀性平面场校正资料量较�。葱杏跋袷盅逗糯硎苯峡欤�(3)计算影像补偿的演算法较简单等优点。但公知的线扫描方法是只对面板执行平面的两轴向的扫描，即沿着面板平面执行x-轴或y-轴方向的垂直视角线扫描，请参照图1，其绘示公知的线扫描方法对面板执行一轴(水平)方向扫描的示意图。如图1所示，摄像装置80对该待测面板90的扫描方式是以弓字型(zigzag)对面板执行一轴(水平)方向扫描，其中摄像装置80的视线(line of sight)与该待测面板90的平面互相垂直。但是在平面面板显示器(Flat Panel Display，FPD)上，有些显示缺陷是与视角(view angle)相关的，亦即，公知的线扫描方法其摄像装置80与待测面板90之间是垂直的视角，只执行垂直视角的x-轴方向扫描或y-轴方向扫描可能无法检测出一些与视角相关的特征或缺陷。
发明内容
针对上述公知区域扫描及线扫描光学检测方法的缺点，本发明的目的是提供一种面板的斜视角光学检测装置，其通过由摄像装置与面板之间呈现一斜视角并以线扫描方式扫描面板，以检测出面板上与视角相关的特征或缺陷。
为实现上述的目的，本发明提供的一种面板的斜视角(tited view angle)光学检测装置(optical inspection system)，其通过由斜视角线扫描(line scan)以检测一面板，包括一框架；至少一摄像装置，是置于该框架上；一反射镜，亦置于该框架上且位于该摄像装置的下方处；一面板载具，其是置于该摄像装置及该反射镜的下方，用以承载后述的待测面板；以便通过由调整该反射镜镜面与该摄像装置视线的夹角角度θ，使该摄像装置的视线经反射后至待测面板的斜视角为可控制，并且该光学检测装置可以执行一斜视角线扫描。
所述的斜视角光学检测装置，其中该框架是可沿着该待测面板的平面水平旋转90°角；以便在该待测面板除完成一轴(x-轴)方向的斜视角扫描外，通过由该框架连同其上摄像装置及反射镜水平旋转90°角，亦可以完成另一轴(y-轴)方向的斜视角线扫描。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置是一CMOS线扫描相机(CMOS line scan camera)或CCD(Charge Coupled Device)线扫描相机等。
所述的斜视角光学检测装置，其中该框架的下方进一步具有一线光源装置(linear lighting device)以提供线扫描时所需的线光源。
所述的斜视角光学检测装置，其中该线光源装置是位于该待测面板的下方，以便提供线扫描时所需的背光(back lit)线光源。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置、该反射镜及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具是固定不动。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置、该反射镜及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是固定不动，而该面板载具是沿一轴方向移动。
所述的斜视角光学检测装置，其中进一步包括可调整该反射镜镜面(与该摄像装置视线的夹角)角度θ的装置，以及调整该摄像装置的工作距离(Working distance)或距焦(focusing)的装置。
所述的斜视角光学检测装置，其中该反射镜可以为一平面反射镜(platemirror)或一菱镜(prism)。
为实现上述目的，本发明还提供一种面板的斜视角光学检测装置，其通过由斜视角线扫描以检测一面板，其包括一框架；至少一旋转机构(rotation mechanism)，是可固定于该框架上；至少一摄像装置，是置于该旋转机构中，并可于该旋转机构中旋转；一面板载具，其是置于该摄像装置的下方，用以承载后述的待测面板；以便通过由该旋转机构旋转该摄像装置以调整该摄像装置与一待测面板间的斜视角角度，并且该光学检测装置可以执行一斜视角线扫描。
所述的斜视角光学检测装置，其中该框架是可沿着该待测面板的平面水平旋转90°角；以便在该待测面板除完成一轴(x-轴)方向的斜视角扫描外，通过由该框架连同其上摄像装置水平旋转90°角，亦可以完成另一轴(y-轴)方向的斜视角线扫描。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置是一CMOS线扫描相机或CCD线扫描相机等。
所述的斜视角光学检测装置，其中该框架的下方进一步具有一线光源装置，以提供线扫描时所需的线光源。
所述的斜视角光学检测装置，其中该线光源装置是位于该待测面板的下方，以便提供线扫描时所需的背光线光源。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具是固定不动。
所述的斜视角光学检测装置，其中该摄像装置及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是固定不动，而该面板载具是沿一轴方向移动。
所述的斜视角光学检测装置，其中该旋转机构是设计成使得该摄像装置的圆弧形(Circular)旋转轨迹(rotation trajectory)的圆心落于该待测面板上，亦即该旋转机构是设计成使得该摄像装置至该待测面板间的斜视角的工作距离或距焦保持恒定。
上述面板的斜视角光学检测方法，其包括下列步骤提供一框架，该框架上具有至少一摄像装置及一长条型反射镜；提供一面板载具(carrer orconveyer)，其是置于该摄像装置及该反射镜的下方，用以承载后述的待测面板；将一待测面板置于该面板载具上，与其上的长条型反射镜保持一个小间距；调整该反射镜镜面与该摄像装置视线(与待测面板约略垂直成90°角)的夹角角度θ，使该摄像装置的视线经反射后至待测面板的视角约略为90°-2θ；以及开始执行斜视角线扫描(tited view angle linescan)，其中该摄像装置与该反射镜是沿同一轴方向作同步运动；并于该待测面板完成一轴(例如x-轴)方向扫描后，接着该框架连同其上摄像装置及反射镜沿着该待测面板的平面水平旋转90°角后接着执行另一轴(例如y-轴)方向的斜视角线扫描。
图1为一示意图，其绘示公知的线扫描方法对面板执行x-轴方向扫描的示意图；图2a是一示意图，其绘示根据本发明的一面板的斜视角光学检测装置的立体示意图；图2b是一示意图，其绘示根据本发明的一面板的斜视角光学检测装置的另一立体示意图；图3是一示意图，其绘示本发明的检测装置的反射镜的入射角与反射角及摄像装置的斜视视角的局部放大示意图；图4是一示意图，其绘示根据本发明一较佳实施例的检测装置的摄像装置的示意图；图5a是一示意图，其绘示根据本发明一较佳实施例的检测装置的摄像装置的示意图；图5b是一示意图，其绘示根据本发明一较佳实施例的检测装置的摄像装置的另一示意图；图6是一示意图，其绘示根据本发明另一较佳实施例的检测装置的摄像装置的示意图。
具体实施例方式
请参照图2a，其绘示根据本发明的一面板的斜视角光学检测装置的立体示意图。如图所示，本发明的面板的斜视角光学检测装置下是通过由斜视角线扫描以检测一面板的特征或缺陷，其包括一框架(图未标示)；至少一摄像装置20；一长条型反射镜30；一线光源装置(linear lightingdevice)60；以及一面板载具40所组合而成。
其中，该框架用以支撑该摄像装置20及该反射镜30；该摄像装置20，是置于该框架上，其数量可为一至数个且较佳是一个或一排CMOS线扫描相机或一个或一排CCD线扫描相机，且该摄像装置20的垂直视线与该反射镜30镜面间呈现一角度θ；该线光源装置60是提供该待测面板的照明，其中该线光源装置60的轴向是与该反射镜30的轴向平行；该反射镜30，亦置于该框架上且位于该摄像装置20的下方处，使该摄像装置20的垂直视线(与待测面板约略垂直成90°角)经由该反射镜30反射后至待测面板50的视角约略成为90°-2θ；以及该面板载具40，其是置于该反射镜30的下方一个小间距处，用以承载该待测面板50。以便通过由调整该反射镜30的角度θ，使该摄像装置20至该待测面板的斜视角角度约略为90°-2θ，并开始沿着该待测面板50的一轴方向执行斜视角线扫描，并于该待测面板50完成其中一轴(例如x-轴)方向扫描后，将该框架、该摄像装置20、该线光源装置60及该反射镜30沿着该待测面板的平面水平旋转90°角(或将该面板载具40水平旋转90°角)，接着执行另一轴(例如y-轴)方向的斜视角线扫描。如此，即可检测出该待测面板50与斜视角角度相关的特征或缺陷。
此外，请参照图2b，其绘示根据本发明的一面板的斜视角光学检测装置的另一立体示意图。如图2b所示，若待测面板50本身为半透明，则可于该框架(图未标示)及该待测面板50的下方处放置一线光源装置60以提供线扫描时所需的背光(back-lit)线光源，其中该线光源装置60的轴向是与该反射镜30的轴向平行，且其中该线光源装置60与该反射镜的水平相对位置是与该反射镜30的角度θ相关。
请参照图3，其绘示本发明的检测装置的反射镜的入射角与反射角的局部放大示意图。如图所示，可清楚看出本发明的摄像装置20的约略垂直视线(vertical line of sight)与该反射镜30的镜面具有一角度θ，且经由该反射镜30的反射，使该摄像装置20的斜视角视线与该待测面板50间呈现约略为90°-2θ角。并通过由此约略为90°-2θ的斜视角角度对待测面板50执行斜视角的线扫描。
请参照图4，其绘示根据本发明一较佳实施例的光学检测装置的摄像装置与反射镜的动作示意图。如图所示，本发明的摄像装置20是置于框架上，并可通过由调整该摄像装置20的斜视角视线(亦即通过由调整该摄像装置与该反射镜30间的夹角角度θ)以得到不同的斜视角扫描效果。针对待测面板50，可进一步沿着x-轴与y-轴做不同θ角度的多种斜视角扫描。此外，于任一固定角度θ，进一步可通过由调整该摄像装置20的z-轴高度，以便保持恒定的工作距离(working distance)，亦即不论θ角度为何，该摄像装置20至该待测面板50的斜视角视线的工作距离可通过由调整该摄像装置20的z-轴高度来保持恒定，以便得到相同倍率及清晰的线扫描效果。
请参照图5a，其绘示根据本发明的一面板的斜视角光学检测装置的另一侧视示意图。如图5a所示，当该反射镜30的镜面角度θ为零度角时，该摄像装置20的约略垂直视线与该背光线光源装置60的中线约略对齐。
请参照图5b，其绘示当反射镜30旋转θ角后，该背光线光源装置60需平移至一新的位置，以便使该摄像装置20的斜视角视线与该背光线光源装置60的中线约略保持对齐。如图5b所示，可进一步通过由调整该摄像装置20的z-轴高度，以便保持恒定的工作距离、相同倍率及清晰的线扫描效果。
此外，于第一实施例(如图2a中所示)及第二实施例(如图2b，5a及5b中所示)中，在线扫描时，该摄像装置20、该反射镜30及该线光源装置60是沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具40是固定不动。或者，在线扫描时，该摄像装置20、该反射镜30及该线光源装置60是固定不动，而该面板载具40是沿一轴方向运动。
此外，于第一实施例(如图2a中所示)及第二实施例(如图2b，5a及5b中所示)中，该反射镜30可以为一平面反射镜(plate mirror)或一菱镜(prism)。
请参照图6，其绘示根据本发明又一较佳实施例的光学检测装置的摄像装置的示意图。如图所示，本发明的光学检测装置下包括一框架(图未标示)；一旋转机构(rotation mechanism，图未标示)，其中该旋转机构的旋转轨迹(rotation trajectory)于图6中因此标号70表示，该旋转机构是可固定于该框架上；一摄像装置20，是置于该旋转机构中，并可通过由该旋转机构旋转其斜视角；以及一面板载具40，其是置于该摄像装置20的下方，用以承载一待测面板50。以便通过由旋转该摄像装置20以调整该摄像装置20与该待测面板50间的斜视角角度，并开始执行斜视角线扫描，并于该待测面板完成x-轴方向扫描后，接着执行y-轴方向的斜视角线扫描。此外，于本实施例中，因为位于该旋转机构被设计成于其旋转轨迹70中的任一位置该摄像装置20与该待测面板50间的斜视角工作距离皆保持相同，因此该摄像装置20的距焦(focusing)只需于起始时调整一次即可。且于本实施例中，该摄像装置20并不须利用任何反射镜即可调整出适当的斜视角角度。
此外，如图6中所示的实施例，在线扫描时，该摄像装置20及该线光源装置60是可沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具40是固定不动。或者，在线扫描时，该摄像装置20及该线光源装置60是固定不动，而该面板载具40是可沿一轴方向作运动。
此外，本发明亦提供一种面板的斜视角光学检测方法，其通过由斜视角线扫描以检测一面板的特征或缺陷，其包括下列步骤提供一框架，该框架上具有至少一摄像装置20、一线光源装置60及一反射镜30(步骤1)；提供一面板载具40，其是置于该摄像装置20下方及该反射镜30的下方近处，用以承载该待测面板50(步骤2)将一待测面板50置于该面板载具40上(步骤3)；沿着反射镜30的长轴轴向调整该反射镜30的角度θ，使该摄像装置20与该待测面板50的斜视角角度约略为90°-2θ(步骤4)；以及开始沿一轴(x-轴)方向执行斜视角线扫描，并于该待测面板完成x-轴方向扫描后，该框架连同其上摄像装置及反射镜沿着该待测面板的平面水平旋转90°角，接着执行y-轴方向的斜视角线扫描(步骤5)。
其中，于该步骤下中，该摄像装置是一个或一排CMOS线扫描相机或一个或一排CCD线扫描相机。于该步骤5中，开始执行斜视角线扫描时，若该待测面板50本身为半透明，则亦可于该框架下方提供一线光源装置60，以提供斜视角线扫描时所需的背光线光源。且在线扫描时，该摄像装置20、该反射镜30及该线光源装置60是可沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具40是固定不动。或者在线扫描时，该摄像装置20、该反射镜30及该线光源装置60是固定不动，而该面板载具40是可沿一轴方向作运动。
请再参照图5a及5b，如图5a所示，当本发明的反射镜30的镜面与待测面板50成90°角时，该摄像装置20的垂直视线是约略对准线光源装置60的中心线。如图5b所示，当调整本发明的反射镜30的反射角度θ时，因该反射镜30与该线光源装置60是可连动调整，因此，调整反射镜30的反射角度时，该线光源装置60也会跟着水平移动(例如往左移)，以使该摄像装置20的斜视角视线保持约略对准该线光源装置60的中心线，以维持线光源的一致性(Consistency)，接着才开始执行斜视角线扫描，并于该待测面板50完成沿一轴(x-轴)方向扫描后，该框架连同其上摄像装置20及反射镜30及该线光源装置60沿着该待测面板的平面水平旋转90°角，接着执行另一轴(y-轴)方向的斜视角线扫描。
此外于图5a中，当本发明的反射镜30的镜面与待测面板50成90°角时，可对该摄像装置20及线光源装置60执行一次系统平面场校正(flatfield Correction for the system)。之后再将线光源装置60水平旋转90°角，并通过由移动该线光源装置再对该摄像装置20的各像素对该摄像装置20的各像素(pixels)执行一次相同点照度(spot lminosity)的像素平面场校正(flat field correction for the pixels)。根据此两次的平面场校正资料，充分完成该摄像装置20对于该线光源装置60的平面场校正。
若使用如图6中所示意的旋转方法与一旋转机构(图未标示)的旋转轨迹70，则本发明的面板的斜视角光学检测方法可以包括下列步骤提供一框架(图未标示)，该框架上具有一旋转机构(图未标示)，且该旋转机构中具有一摄像装置20，且该摄像装置20可于该旋转机构中沿着其旋转轨迹70旋转其斜视视角(步骤1)；提供一面板载具40，其是置于该摄像装置20的下方，用以承载后述的待测面板50(步骤2)；将一待测面板50置于该面板载具40上；旋转该摄像装置20以调整该摄像装置20与该待测面板50间的斜视角角度(步骤3)；以及开始执行斜视角线扫描，并于该待测面板50完成沿一轴(x-轴)方向扫描后，该框架连同其上摄像装置及反射镜及该线光源装置沿着该待测面板的平面水平旋转90°角，接着执行另一轴(y-轴)方向的斜视角线扫描(步骤4)。
其中，于该步骤1中，该摄像装置是一个或一排CMOS线扫描相机或一个或一排CCD线扫描相机。于该步骤3中，于旋转该摄像装置20时，其工作距离或距焦是保持固定不变，或进一步包括调整该摄像装置的工作距离或距焦的步骤。于该步骤4中，开始执行斜视角线扫描时，若该待测面板50本身为半透明，则可于该框架下方提供一背光线光源装置60，以提供斜视角线扫描时所需的背光线光源，且该摄像装置20及该线光源装置60是可沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具40是固定不动。或者，该摄像装置20及该线光源装置60是固定不动，而该面板载具40是可沿一轴方向作运动。
本发明所揭示者，乃较佳实施例，举凡局部的变更或修饰而源于本发明的技术思想而为熟习该项技艺的人所易于推知，俱不脱本发明的专利权范畴。
权利要求
1.一种面板的斜视角光学检测装置，其通过由斜视角线扫描以检测一面板，其特征在于，包括一框架；至少一摄像装置，是置于该框架上；一反射镜，亦置于该框架上且位于该摄像装置的下方处；一面板载具，其是置于该摄像装置及该反射镜的下方，用以承载后述的待测面板；以便通过由调整该反射镜镜面与该摄像装置视线的夹角角度θ，使该摄像装置的视线经反射后至待测面板的斜视角为可控制，并且该光学检测装置可以执行一斜视角线扫描。
2.根据权利要求1所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该框架是可沿着该待测面板的平面水平旋转90°角；以便在该待测面板除完成一轴方向的斜视角扫描外，通过由该框架连同其上摄像装置及反射镜水平旋转90°角，亦可以完成另一轴方向的斜视角线扫描。
3.根据权利要求1所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置是一CMOS线扫描相机或CCD线扫描相机等。
4.根据权利要求1所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该框架的下方进一步具有一线光源装置以提供线扫描时所需的线光源。
5.根据权利要求4所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该线光源装置是位于该待测面板的下方，以便提供线扫描时所需的背光(back lit)线光源。
6.根据权利要求4所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置、该反射镜及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具是固定不动。
7.根据权利要求4所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置、该反射镜及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是固定不动，而该面板载具是沿一轴方向移动。
8.根据权利要求1所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中进一步包括可调整该反射镜镜面角度θ的装置，以及调整该摄像装置的工作距离或距焦的装置。
9.根据权利要求1所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该反射镜可以为一平面反射镜或一菱镜。
10.一种面板的斜视角光学检测装置，其通过由斜视角线扫描以检测一面板，其特征在于，其包括一框架；至少一旋转机构，是可固定于该框架上；至少一摄像装置，是置于该旋转机构中，并可于该旋转机构中旋转；一面板载具，其是置于该摄像装置的下方，用以承载后述的待测面板；以便通过由该旋转机构旋转该摄像装置以调整该摄像装置与一待测面板间的斜视角角度，并且该光学检测装置可以执行一斜视角线扫描。
11.根据权利要求10所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该框架是可沿着该待测面板的平面水平旋转90°角；以便在该待测面板除完成一轴方向的斜视角扫描外，通过由该框架连同其上摄像装置水平旋转90°角，亦可以完成另一轴方向的斜视角线扫描。
12.根据权利要求10所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置是一CMOS线扫描相机或CCD线扫描相机等。
13.根据权利要求10所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该框架的下方进一步具有一线光源装置，以提供线扫描时所需的线光源。
14.根据权利要求13所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该线光源装置是位于该待测面板的下方，以便提供线扫描时所需的背光线光源。
15.根据权利要求13所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是沿同一轴方向作同步运动，而该面板载具是固定不动。
16.根据权利要求13所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该摄像装置及该线光源装置于执行斜视角线扫描时是固定不动，而该面板载具是沿一轴方向移动。
17.根据权利要求10所述的斜视角光学检测装置，其特征在于，其中该旋转机构是设计成使得该摄像装置的圆弧形旋转轨迹的圆心落于该待测面板上，亦即该旋转机构是设计成使得该摄像装置至该待测面板间的斜视角的工作距离或距焦保持恒定。
全文摘要
一种面板的斜视角光学检测装置，其通过由斜视角线扫描以检测一面板，包括一框架；至少一摄像装置，是置于该框架上；一反射镜，亦置于该框架上且位于该摄像装置的下方处；一面板载具，其是置于该摄像装置及该反射镜的下方，用以承载后述的待测面板；以便通过由调整该反射镜镜面与该摄像装置视线的夹角角度θ，使该摄像装置的视线经反射后至待测面板的斜视角为可控制，并且该光学检测装置可以执行一斜视角线扫描，以检测出面板上与视角相关的特征或缺陷。
文档编号G01B11/26GK1601224SQ0315980
公开日2005年3月30日 申请日期2003年9月25日 优先权日2003年9月25日
发明者钱爱錡 申请人:晶彩科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
