專利名稱：用于表征透明基底中的缺陷的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量透明基底中的缺陷的方法，尤其涉及用于測量基底中的 內(nèi)含物和表面缺陷的方法。
背景技術(shù)：
陰極射線管越來越多地被平板取代作為計算機、電視機、個人數(shù)字助理(PDA) 以及蜂窩電話等的顯示設(shè)備簡直是非常顯著的。諸如液晶顯示器(LCD)之類的平 板顯示器的一個主要組件是液晶材料被夾于其中的玻璃基底。這樣的玻璃基底本質(zhì) 上必須是純凈的，沒有可被觀察者容易地分辨出的可見缺陷。通常，在單個基底上 形成多個顯示設(shè)備，隨后從該基底切割下各個顯示器。由此，玻璃基底板在其用于 顯示器的制造之前必須嚴格地檢査以降低與難以接受的基底相關(guān)聯(lián)的成本。
用于檢測透明基底中的缺陷或瑕疵的傳統(tǒng)檢査系統(tǒng)包括操作者，其使用一個 或更多個光源以各種角度照明基底、并基于多年經(jīng)驗確定關(guān)于該基底內(nèi)缺陷的大小 和位置。通常將缺陷與界限樣本進行比較以確定該基底是否合格。隨后根據(jù)用于檢 測出缺陷所必需的光源強度對缺陷進行分類。例如，20,000 Lux (勒克斯)缺陷比 10,000 Lux缺陷更小(或更弱)，從而需要更高強度的光照來檢測。顯而易見的是， 對于產(chǎn)品質(zhì)量的這種主觀辦法在現(xiàn)代制造操作中決不是令人滿意的。
概述
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，描述了用于檢測透明基底中的缺陷的裝置，它包括: 用被安排成相對于掃描成像系統(tǒng)提供基底的一部分的暗場照明的至少一個光源照明該部分；用被安排成相對于掃描成像系統(tǒng)提供該部分的明場照明的至少一個光源 照明該基底部分；相對于掃描成像系統(tǒng)平移基底；以及在基底被平移時，通過用掃 描成像系統(tǒng)掃描基底的被照明部分的至少一部分來同時檢測來自該至少一個暗場 光源的散射光和來自該至少一個明場光源的光。
在另一個實施例中，描述了一種用于檢測透明基底中的缺陷的裝置，它包括: 至少一個明場光源，用于照明基底的一部分；至少一個暗場光源，用于照明基底的 該部分；成像系統(tǒng)，用于同時接收來自該至少一個暗場光源的散射光和來自該明場 光源的光；以及平移裝置，用于相對于成像系統(tǒng)平移基底。
為提供對背景照明和圖像對比度的調(diào)整，這些光源優(yōu)選地是可變的?？勺冃?可由圖像處理系統(tǒng)結(jié)合照明系統(tǒng)自動控制。
在又一個實施例中，構(gòu)思了一種用于檢測透明基底中的缺陷的裝置，它包括-掃描成像系統(tǒng)，用于掃描基底；至少一個白光源，用于照明在成像系統(tǒng)的明場中的 基底；至少一個激光器，用于照明在成像系統(tǒng)的暗場中的基底；以及平移裝置，用 于在掃描成像系統(tǒng)正掃描基底的同時相對于掃描成像系統(tǒng)平移該基底。
在以下解釋性描述的過程中，將更容易理解本發(fā)明并且本發(fā)明的其他目標、
特性、細節(jié)和優(yōu)點將變得更清楚明白，該描述是參考附圖給出的并且不以任何方式 暗示限制。所有這樣的附加系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點都旨在包括在本說明書之內(nèi)、 落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)、并且由所附權(quán)利要求書保護。
附圖簡要說明


圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的裝置的圖示，它示出明場和暗場光源關(guān)于掃描相 機的相對位置。
圖3是待測量基底的圖解，它示出由線掃描相機執(zhí)行的多次掃描、以及內(nèi)含 物的原始圖像和二次圖像。
圖4是圖3的基底的邊緣橫截面視圖，它示出內(nèi)含物的主要和二次圖像的根 據(jù)、以及用于確定內(nèi)含物的大致深度的參數(shù)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的裝置的圖示，它示出明場和暗場光源關(guān)于掃 描相機的相對位置。
圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實施例的裝置的圖示，它示出暗場光源關(guān)于掃描相機 的相對位置。詳細說明
在以下詳細說明中，出于解釋和非限定性的目的闡述公開具體細節(jié)的示例實 施例以提供對本發(fā)明的透徹理解。然而，對受益于本公開的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來 說將顯而易見的是，本發(fā)明可以在背離本文中所公開的具體細節(jié)的其他實施例中實 踐。而且，公知設(shè)備、方法和材料的描述可以被省略從而不會湮沒對本發(fā)明的描述。 最后，在任何可應(yīng)用之處，相同的附圖標記指示相同的要素。
根據(jù)本發(fā)明的用于檢測透明基底12中的缺陷的裝置10的實施例在圖1的框 圖中示出。裝置10包括成像系統(tǒng)14、照明系統(tǒng)16、圖像處理系統(tǒng)18以及用于相 對于成像系統(tǒng)14和照明系統(tǒng)16平移基底12的傳送系統(tǒng)20。透明基底12可以是 玻璃、塑料、或任何其他透明材料，并且典型地是具有基本平行的側(cè)面(表面)的 板的形式。
如圖2中所示的，成像系統(tǒng)14包括傳感器22，用于檢測照射到該傳感器上的 光并且將光轉(zhuǎn)換成電信號；以及由物鏡24表示的一個或更多個透鏡，用于收集光 并且將光引導(dǎo)到傳感器22上。例如，傳感器22和透鏡24可以包括線掃描相機26。 然而，成像系統(tǒng)14可以包括點傳感器或者捕捉大的視場作為單個圖像的傳感器。 出于進一步討論和非限定性的目的，成像系統(tǒng)14此后將以線掃描相機的形式來描 述。線掃描相機己市售可用并且可用于掃描基底12的窄條，每次以每秒幾百或甚 至上千次掃描的速率進行一次掃描。傳感器22可以是CCD傳感器、CMOS傳感 器或能夠?qū)⒐廪D(zhuǎn)換成電信號的任何其他傳感器類型。成像系統(tǒng)14具有定義該成像 系統(tǒng)能在其上接收光的接受角、并且主要由透鏡24控制的數(shù)值孔徑、以及相機或 成像系統(tǒng)包括的任何其他孔徑限定組件，諸如光圈。
如圖2中所示，線掃描相機26被布置在緊鄰基底12的第一表面28，如此使 得線掃描相機26的光軸30與第一表面28的法線32 (此后稱為表面法線32)形成 角度a。假定基底12的兩個表面基本是平坦和平行的，并且表面法線32是這兩個 表面的表面法線。
照明系統(tǒng)16用于通過多種方法照明基底12以同時標識若干類別的缺陷。這 樣的缺陷可廣泛地被分類成表面缺陷和內(nèi)部缺陷(即內(nèi)含物)。表面缺陷可以是例 如位于基底表面上的劃痕、污點或微粒。內(nèi)含物缺陷是完全包裹在基底內(nèi)部之中的 諸如氣泡、或者金屬或硅酸鹽微粒之類的物質(zhì)。
出于進一步討論的目的，照明系統(tǒng)16對基底12的照明此后將被表征為明場照明或暗場照明。明場照明當來自光源的光直接進入(即，以在成像系統(tǒng)的數(shù)值孔
徑內(nèi)的角度進入)物鏡24時發(fā)生。在傳感器22上形成明場中被照明的缺陷的圖像。
相反，暗場照明當來自光源的光——或者透射的或者反射的、并且不存在來自缺陷
的散射——不進入物鏡24時發(fā)生。即，反射的角度是使得從玻璃表面(或者前表 面或者后表面)反射的光不進入物鏡24。在某些實施例中，照明系統(tǒng)16包括至少 一個明場光源和至少一個暗場光源。
參考回到圖2，第一光源34被布置成使得第一光源34相對于線掃描相機26 提供玻璃基底12的明場照明。如圖2的實施例中所示的，第一光源34與線掃描相 機26位于玻璃基底12的同一側(cè)(緊鄰基底第一表面28)。來自第一光源34的光 由透鏡36沿照明軸38會聚到基底12上。第一光源34優(yōu)選地是具有寬光譜范圍的 多色光源，諸如白光源。第一光源34優(yōu)選地產(chǎn)生對基底12的至少一部分的基本均 勻的照明。當線掃描相機被用作檢測設(shè)備時，照明僅需要沿著基底12的窄條或窄 帶。照明的量(即表面面積)視傳感器/檢測設(shè)備的選取以及測量裝置對基底的移 動(例如振動)的靈敏性程度而定。來自光源34的光的至少一部分從基底表面42 的內(nèi)部或背側(cè)沿軸38'被反射、由成像系統(tǒng)14 (例如，線掃描相機26)收集并被 耦合到傳感器22上，從而經(jīng)由反射路徑相對于成像系統(tǒng)14提供對基底12的明場 照明。然而，遭遇內(nèi)含物的反射光被該內(nèi)含物阻斷，從而在明場中形成陰影。盡管 也從基底第一表面28反射光，但是努力通過線掃描相機26的恰適對齊來消除盡 可 能多的從基底表面28反射的光。理想地，照明軸38與表面法線32之間的角度(3 等于光軸30與表面法線32之間的角度a，如此使得反射光被成像系統(tǒng)收集并被耦 合到傳感器22上。然而，角度(3可以不同于角度a，只要照明角度P在成像系統(tǒng)14 的接受角內(nèi)即可。在一個實施例中，角度a和p相對于表面法線32各自呈25。。
再次轉(zhuǎn)到圖2，第二光源40被布置成緊鄰玻璃基底12的第二表面42——在 基底12的與線掃描相機26相對的一側(cè)，并提供基底12的與第一光源34所照明的 相同部分的明場照明。第二光源40優(yōu)選地是具有寬光譜范圍的多色光源，諸如白 光源。第二光源40可以是熒光光源。例如，為了獲得基底12的帶狀照明(沿基 底的窄帶進行照明)，光源40可以是直熒光管。第二光源40在照明軸44的方向 上將光投射到基底第二表面42上。理想地，第二光源40對基底12的照明優(yōu)選地 是基本均勻的，藉此在每次掃描期間對基底12中被掃描相機26掃描的那部分產(chǎn)生 有強度均勻的背景照明。然而，其他強度模式可能也是可接受的。散光器45可被 置于第二光源40與基底12之間以產(chǎn)生例如近似朗伯(Lambertian)照明?；椎谋徽彰鲄^(qū)域上的強度跌落可以在成像系統(tǒng)軟件或相機電子設(shè)備內(nèi)被歸一化以產(chǎn)生
基本均勻的場強度。理想地，照明軸44與線掃描相機26的光軸30重合——加上 有歸因于基底表面的折射的一些小偏移，如此使得表面法線32與照明軸44之間形 成的角度e等于表面法線32與線掃描相機光軸30之間的角度ou投射到基底12上 的光的至少一部分透射過基底12并被線掃描相機26收集。由此，第二光源40相 對于物鏡24提供對基底12的一部分的明場照明。應(yīng)注意到，角度e可以不同于角 度a，只要來自第二光源40的光入射到第二表面42上并透射過基底12的角度在 線掃描相機26的接受角之內(nèi)即可，例如在相機明場內(nèi)。優(yōu)選地，角度e在前述條件 下應(yīng)盡可能地小。例如，已發(fā)現(xiàn)相對于表面法線32呈15。的角度e有效的。然而， 實驗已顯示e至少可以大到35。并且仍提供可接受的結(jié)果。
期望的是，第一光源34提供的照明至少約等于第二光源40提供的照明量(即 1:1)。優(yōu)選地，第一光源34提供的照明應(yīng)大于第二光源40提供的照明。例如， 第一光源34與第二光源40之間已被證明可用的強度比約為19:1。當然，本發(fā)明可 用于檢測寬范圍的缺陷類型，而第一和第二光源之間的強度比僅僅是選取的問題。 對此，優(yōu)選地第一和第二光源34、 40兩者皆為可變的，從而可根據(jù)需要對任一個 或這兩個光源進行調(diào)整以達成任何基底缺陷與背景照明之間的恰適對比度。所需對 比度尤其取決于缺陷的大小和類型、環(huán)境光水平(如果使用了可見檢測)、傳感器 靈敏性、成像軟件能力等。
第三光源46被布置成使得從基底12的第一和/或第二表面28、 42反射的光不 直接落到物鏡24上，即在線掃描相機26的暗場中。第三光源46可被置于相對于 第一表面28或第二表面42的任何地方，只要從第一或第二表面28、 42反射的來 自第三光源46的光在線掃描相機26的暗場中并且因此不會被相機直接檢測到。第 三光源46在圖2中被示為與線掃描相機26處于玻璃基底12的相一側(cè)(緊鄰基底 第一表面28)上，并且沿照明軸48相對于表面法線32呈角度(j)將光投射到基底12 上。來自圖2中所示的配置中的第三光源46的光的至少一部分從第一表面28以角 度小被反射，如此使得反射光在線掃描相機26的暗場內(nèi)，即沿軸48'。即，在不存 在散射缺陷的情況下，反射光束不直接進入物鏡24并且因此不被成像系統(tǒng)14收集。 像第一和第二光源34、 40—樣，第三光源46優(yōu)選地是強度可變化的光源，以調(diào)整 由成像系統(tǒng)14產(chǎn)生的圖像的對比度。在其他實施例中，多個暗場光源可用作反射 光源或透射光源。即，暗場光源可被置于基底12的任一側(cè)。
在暗場照明的情況下，如果散射缺陷存在并被暗場光源照明，則光從該缺陷散射到線掃描相機26、且尤其是物鏡24的 方向上。如果散射光在該透鏡的接受角內(nèi)，則散射光被透鏡收集并被引導(dǎo)到傳感器
22。為確保散射光在第一和第二光源產(chǎn)生的背景照明強度水平上是可檢測到的，期 望第三光源46的強度顯著地大于第一和/或第二光源34、 40的強度。例如，第三 光源46優(yōu)選地具有比第一或第二光源的強度大至少約一個數(shù)量級(例如，至少約 10倍)的強度。雖然對于本發(fā)明的操作不是必需的，但來自激光器的光一般能夠 提供足以在明場照明上可見的強度。有利地，具有合適功率(例如大于10瓦特) 的激光器能夠產(chǎn)生充足的散射光功率以使傳感器22的相關(guān)像素飽和，產(chǎn)生該缺陷 對照由明場光源產(chǎn)生的背景照明的亮白指示。如果激光器被用作第三光源46，則 期望在該激光器與基底12之間的光路中插入偏光器(未示出)以防止背景強度的 潛在增加。
如以上所描述的，圖1中所描繪的實施例的照明系統(tǒng)16分別包括第一、第二 和第三光源34、 40和46。
成像系統(tǒng)14獲得的圖像可以在視頻監(jiān)視器上顯示并被經(jīng)專門訓練的觀察者監(jiān) 視，以認出基底中的缺陷，這是一種適應(yīng)于使用寬視場、單圖像相機系統(tǒng)的辦法。 更自動的辦法可以在一致性和檢測程度兩方面產(chǎn)生出眾的結(jié)果(即檢測出非常 小和/或弱缺陷的能力)。在本實施例的情形中，圖像處理系統(tǒng)18優(yōu)選地用于收 集、存儲和組合從線掃描相機26接收到的多個圖像。圖像處理系統(tǒng)18優(yōu)選地包括 數(shù)據(jù)緩沖器50 (存儲器50)和處理單元52 (例如計算機)，用于收集和分析來自 成像系統(tǒng)14的數(shù)據(jù)。
裝置10進一步包括傳送系統(tǒng)20，用于產(chǎn)生透明基底12與成像系統(tǒng)14和照明 系統(tǒng)16之間的相對運動。例如，相對運動可通過相對于成像系統(tǒng)14和照明系統(tǒng) 16移動基底12來產(chǎn)生，如箭頭47所指示。替換地，相對運動可通過相對于基底 12移動成像系統(tǒng)14和/或照明系統(tǒng)16來產(chǎn)生。隨著在顯示器應(yīng)用中使用的玻璃基 底的大小增加，移動光學和照明源可能變成移動玻璃基底的有吸引力的替換。然而， 如果光學元件不移動則光學器件的對齊更容易。傳送系統(tǒng)20可以包括，例如直線 臺、步進電機、傳送帶、軌道、箱體、充氣臺架(空氣軸承)、或傳送基底、相機 和/或光源的其他常規(guī)方法。出于討論和非限定性的目的，此后將假定基底相對于 成像和照明系統(tǒng)移動。傳送系統(tǒng)20優(yōu)選地能夠在表面法線32的方向上移動基底和 /或成像系統(tǒng)以維持基底12與成像系統(tǒng)14之間的一致距離。進一步，傳送系統(tǒng)20 還可以執(zhí)行展平功能，以在掃描期間維持基底的被照明部分平坦。展平可以用常規(guī)
10方式來執(zhí)行。例如，氣壓(例如空氣軸承)可用于展平基底的一部分。
裝置10的操作可按以下方式進行。當移動基底12經(jīng)過成像系統(tǒng)14時，來自
第一光源34的光沿軸38落在基底12上，并且這些光的一部分從基底第二表面42 沿軸38'被反射到線掃描相機26。與第一光源同時，來自第二光源40的光沿照明 軸44、相對于表面法線32呈角度e落到基底12上。來自源40的入射到基底12上 的光的至少一部分透射過基底并被線掃描相機26收集。來自第二光源40的透射光 與來自第一光源34的反射光的組合使得能夠檢測到基底的主體內(nèi)的內(nèi)含物，包括 氣泡(種子)以及固體微粒。
因此，來自第三光源46的光沿照明軸48以角度小落到基底12上，角度())確保 從基底第一表面28沿軸48，反射的光不會被成像系統(tǒng)14捕獲。(來自第三光源46 的光透射過基底并且也落到第二表面42上并從其被反射)。被光源46照明的散射 缺陷散射撞擊該缺陷的光，散射光的一部分落入成像系統(tǒng)14的接受角內(nèi)。由于使 用暗場光源的缺陷檢測僅依賴于來自光源的入射到缺陷上并被其散射的一小部分 光，因此第三光源46優(yōu)選地是激光器，或至少是與第一和第二光源34、 40相比具 有高亮度的光源。由此，來自第三光源46的被缺陷散射并被成像系統(tǒng)捕獲的光與 來自第一和第二光源的反射和透射光相比具有明顯更高的強度，并且因此甚至對照 第一和第二光源的明場也對成像系統(tǒng)清楚可見。
如圖3中所描繪的，線掃描相機26作出對基底12的重復(fù)掃描，其中ro代表 在時間0的掃描(第一掃描)而rn代表在時間n的掃描(例如，最后掃描)。然 而，由于基底12相對于線掃描相機26的視場移動(由箭頭47所指示的)，相機 捕獲基底12的相繼條或帶的掃描，如圖3中所示的。如先前所描述的，線掃描相 機26每秒可以對基底12作出上千或更多次掃描，其中基底12的單次掃描可以覆 蓋小于約20 iam的寬度。例如根據(jù)本發(fā)明，線掃描相機26作出超過200,000次掃 描以覆蓋待測量基底的一小部分并非不常見。每次掃描的數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線56被傳 送到圖像處理系統(tǒng)18并存儲在緩沖器50 (存儲器)中。處理單元52使用所存儲 的數(shù)據(jù)來組合基底12的一部分的圖像，并執(zhí)行用以標識和分類基底缺陷所必需的 表征計算。
若需要，背景照明可由圖像處理系統(tǒng)18來歸一化。例如，在8位成像系統(tǒng)中， 該系統(tǒng)的動態(tài)范圍由從最亮值255 (例如白色)到最暗值0 (黑色)的256個灰度 等級值來表示。背景數(shù)據(jù)可以被歸一化，使得背景照明由約為128±5的灰度值來 代表，其中S表示預(yù)定閾值。因此，128 ± 5以上或以下的灰度值可被當成缺陷。5的值取決于所應(yīng)用的合格/不合格準則并且是取決于用戶的。
圖像處理系統(tǒng)18可用于通過數(shù)據(jù)線55自動控制照明系統(tǒng)16——諸如照明強
度，并且還用于通過數(shù)據(jù)線57控制傳送系統(tǒng)20，諸如通過控制基底12(或成像系 統(tǒng)14)的移動速率。
掃描基底的一部分的示例在圖4中示出，其中用于組合基底的圖像的每次掃 描被表示為從r。到iv并且每次掃描具有由距離59表示的寬度。如圖所示，缺陷 的第一圖像和第二圖像(即假像)兩者皆出現(xiàn)在所生成的基底圖像內(nèi)。根據(jù)圖4， 來自第一光源34的光入射到基底第一表面28上，被內(nèi)含物58折射和首次阻斷。 來自第一光源34的被內(nèi)含物58阻斷的光由圖3和4中的主要暗圖像表示。隨著基 底12在圖解中向右移動(例如，箭頭47)，內(nèi)含物58相對于成像系統(tǒng)14移動到 新位置，其中來自第一光源34的現(xiàn)在從第二表面42的背側(cè)(內(nèi)部)被反射的光被 該內(nèi)含物的新位置阻斷。由此，該內(nèi)含物的假象，或即二次圖像被示出(由圖3 和4中的灰度圖像58'表示)。
有利地，還可以計算內(nèi)含物的大致深度。該大致深度可用于例如估計缺陷與 基底表面的接近度，其可用于基于該內(nèi)含物與基底表面的接近度來間接推斷例如該 內(nèi)含物導(dǎo)致表面缺陷的可能性。
再次參考圖4，內(nèi)含物58的大致深度可以根據(jù)以下簡單公式來確定 D = t-(s/2)tan(sin"(sinO)/n)) (1)
其中D是內(nèi)含物的大致深度，t是基底的厚度，s是主要內(nèi)含物圖像與二次(假) 內(nèi)含物圖像之間的距離，甲是入射光與基底表面的法線32之間的角度，并且n是 基底的折射率。如果需要也可以估計內(nèi)含物的大小，并且可基于測量出的強度用已 知方法來計算。
在現(xiàn)有實施例(未示出)的較簡單實現(xiàn)中，可以使用單個明場光源連同單個 暗場光源。例如，既可以移除(或關(guān)閉)第一光源34，也可以移除(或關(guān)閉)第 二光源40。單個明場、單個暗場實施例的主要部分與先前所討論的相同。優(yōu)選地， 暗場光源是激光器。優(yōu)選地，激光器的強度比明場光源的強度至少高10倍。
在另一個實施例中，照明系統(tǒng)16可以包括多個暗場光源。圖5中示出的是描 繪兩個暗場光源、如先前實施例中的第三光源46、以及附加第四光源60的示例性 配置。如在先前實施例中的，暗場光源46、 60的強度基本上比明場光源34、 40 的強度更大。在圖5中所示的實施例中，暗場光源46與線掃描相機26處在基底 12的同一側(cè)(緊鄰基底表面28)，而第二暗場光源60與第二 (明場)光源40處在基底12的同一側(cè)。優(yōu)選地，暗場光源46、 60是激光器。如圖5中所示的，第四
光源60具有照明軸62，其優(yōu)選地與法線32重合。應(yīng)注意，第三和第四光源46、
60可被置于關(guān)于表面法線32的任何角度，只要從基底反射(不存在散射時)或透
射過基底的來自這些源的光不在成像系統(tǒng)的明場中被收集。即，先前所定義的光源
的暗場特征被保留。 一般而言，已發(fā)現(xiàn)，將暗場光源的照明角度放在更接近表面法 線的角度與具有更多掠射角的照明軸相比對定位差錯不那么敏感。
如先前所描述的，傳送系統(tǒng)20在基底12與成像系統(tǒng)14之間產(chǎn)生相對運動。
在又另一個實施例中，照明系統(tǒng)16僅采用暗場照明。僅有暗場系統(tǒng)的示例性
圖解在圖6中示出。如圖6中所描繪的，線掃描相機26被置于緊鄰基底第一側(cè)28。
在所示實施例中，光軸30與表面法線32重合。照明系統(tǒng)16包括4個光源，110、
112、 114和116。第一和第二光源110、 112與線相機26被置于基底12的同一側(cè)
并充當相對于成像系統(tǒng)14 (即，線掃描相機26)的反射暗場光源。第三和第四光
源114、 116被置于緊鄰基底第二側(cè)42并充當相對于線掃描相機26的透射暗場光源。
第一和第四暗場光源110、 116優(yōu)選地是具有寬光譜寬度的多色光源(例如， 白光源)，并且兩者分別被透鏡118、 119會聚到基底12上。然而，第一和第四暗 場光源之中的一個或兩者可以是發(fā)散光而非會聚光。例如， 一個白光源可以是會聚 的而另一個是發(fā)散的。第一和第四暗場光源110、 116優(yōu)選地是強度可變的，以允 許進行對比度調(diào)整。
第二和第三暗場光源112、 114優(yōu)選地是激光器并且也優(yōu)選地是強度可變的。 當然，應(yīng)關(guān)注于確保傳感器22在激光器的波長上合適地靈敏。若期望或需要減少 背景照明，可在第二和第三光源112、 114的前端使用偏光器(未示出)。
如圖6中所示，第一和第四暗場光源110、 116被置于與光軸30緊密緊鄰中。 第一暗場光源110利用光沿照明軸122、相對于表面法線32呈角度y照明基底12。 來自第一光源110的從第二表面42被反射的光從該表面以相同的角度y沿軸122' 被反射，盡管由于在表面28處的折射而有輕微偏移。
來自第四暗場光源116的光沿照明軸124以相對于表面法線32呈角度u照明 基底12。來自第四光源116的光中的至少一部分沿軸124'透射過基底12。來自第 四暗場光源的光被透鏡119會聚到基底12上。
基底12進一步被第二暗場光源112沿照明軸126以相對于表面法線32呈角 度《照明。來自第二光源112的光的至少一部分從第一表面28沿軸126'同樣以相
13對于表面法線32呈角度纟被反射。反射光(不存在散射時)不被線掃描相機26收集。
最后，基底12被第三暗場光源114沿照明軸128以相對于表面法線32呈角 度co照明。來自第三光源114的光中的至少一部分沿軸128，透射過基底12。
在所示實施例中，角度Y與u相等并且角度纟與co相等。然而，角度Y和i)不必相 等，g和(o也不必相等。而且，盡管圖6描繪了 4個暗場光源，但是可以使用更多 或更少的暗場光源。例如，可以使用兩個暗場光源，每一個分別照明基底12的一 個表面。替換地，附加暗場光源可被添加到圖6中所示的配置。在一個實施例中， 可在第二暗場光源112與基底12之間使用散光器。合適的線散光器例如可以是OZ 光學公司制造的型號FOLM-23。
如在前面公開的實施例中，傳送系統(tǒng)20可用于在掃描相機26沿基底的窄帶 掃描基底時相對于成像系統(tǒng)14平移基底12，并且各個圖像存儲在數(shù)據(jù)緩沖器50 中。圖像處理系統(tǒng)18將各個圖像組合成基底的單個圖像，并如先前所描述地參照 存在的缺陷來表征該基底。
如在先前實施例的情形中，如果在成像系統(tǒng)中使用線掃描相機，則在任何給 定時間只有基底的窄條或窄帶需要被照明。由此，可以采用光源的適當修改以僅產(chǎn) 生基底12的窄照明。例如，寬帶(白)光源可以是熒光管，或被光纖引導(dǎo)成線性 陣列的白熾光。用于完成該任務(wù)的合適設(shè)備已經(jīng)市售可用。
應(yīng)強調(diào)本發(fā)明的上述實施例，尤其是任何"優(yōu)選"實施例，僅僅是實現(xiàn)的可 能示例，僅僅被闡述用于清楚理解本發(fā)明的原理?？梢詫Ρ景l(fā)明的上述實施例作出 許多變形和修改而基本不脫離本發(fā)明的精神和原理。例如，對于諸如玻璃顯示器基 底之類的大尺寸基底，可以組合根據(jù)本發(fā)明的多個裝置以確保能執(zhí)行對基底的大部 分的表征。例如，在生產(chǎn)線中可以首尾相連地放置、或交錯若干裝置以掃描整個基 底。所有這樣的修改和變形都旨在于此被包括在本公開和本發(fā)明的范圍之內(nèi)并由所 附權(quán)利要求書保護。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢測透明基底中的缺陷的方法，包括用被安排成相對于掃描成像系統(tǒng)提供所述基底的一部分的暗場照明的至少一個光源照明所述部分；用被安排成相對于所述掃描成像系統(tǒng)提供所述部分的明場照明的至少一個光源照明所述基底部分；相對于所述掃描成像系統(tǒng)平移所述基底；以及在所述基底被平移的同時，通過用所述掃描成像系統(tǒng)掃描所述基底的被照明部分的至少一部分來同時檢測來自所述至少一個暗場光源的散射光和來自所述至少一個明場光源的光。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括用多個暗場光源照明所述 基底的所述部分。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括用多個明場光源照明所述 基底的所述部分。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述明場光源是白光源。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述暗場光源是激光器。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在用所述明場光源照明所 述基底之前發(fā)散來自所述明場光源的光。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個明場光源和所述至 少一個暗場光源的光強度是可變的。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在單次掃描期間的被掃描部分的 寬度小于約20 )^m。
9. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基底具有第一表面和第二表 面，并且所述第一表面和所述第二表面兩者皆被所述多個明場光源照明。
10. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述基底具有第一表面和第二表面，并且所述第一表面和所述第二表面兩者皆被所述多個明場光源照明。
11. 一種用于檢測透明基底中的缺陷的裝置，包括至少一個明場光源，用于照明所述基底的一部分； 至少一個暗場光源，用于照明所述基底的所述部分；成像系統(tǒng)，用于同時接收來自所述至少一個暗場光源的散射光和來自所述明 場光源的光;以及平移裝置，用于相對于所述成像系統(tǒng)平移所述基底。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述成像系統(tǒng)是掃描成像系統(tǒng)。
13. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，還包括多個明場光源。
14. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，還包括多個暗場光源。
15. 如權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述至少一個明場光源是白光源。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述至少一個暗場光源是激光器°
17. —種用于檢測透明基底中的缺陷的裝置，包括 掃描成像系統(tǒng)，用于掃描所述基底；至少一個白光源，用于照明在所述成像系統(tǒng)的明場中的所述基底； 至少一個激光器，用于照明在所述成像系統(tǒng)的暗場中的所述基底；以及 平移裝置，用于在所述掃描成像系統(tǒng)正掃描所述基底的同時，相對于所述掃掃描成像系統(tǒng)平移所述基底。
18. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述至少一個明場源包括多個 明場光源。
19. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述至少一個明場光源包括多 個明場光源。
20. 如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述成像系統(tǒng)包括線掃描相機。
全文摘要
一種通過同時使用明場和暗場光源的組合照明基底來檢測透明基底(12)中的缺陷的裝置(10)和方法。該裝置能夠在基底正運動時同時檢測內(nèi)含物和表面缺陷兩者，在制造設(shè)置中簡化基底的表征。
文檔編號G01N21/896GK101473218SQ200780023213
公開日2009年7月1日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者C·R·尤斯坦尼克, P·R·勒布朗克, V·M·施奈德 申請人:康寧股份有限公司