TW202104877A

TW202104877A - 微粒子檢測裝置

Info

Publication number: TW202104877A
Application number: TW108127007A
Authority: TW
Inventors: 黃冠勳; 張勛豪
Original assignee: 由田新技股份有限公司
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-01
Also published as: CN112304940A; TWI761694B

Abstract

一種微粒子檢測裝置，用於檢測一目標物件的多個微粒子。微粒子檢測裝置包括一光源、一光學系統以及一影像擷取裝置。光源適於提供一照明光束。光學系統配置於照明光束的傳遞路徑上。光學系統包括一光學聚焦元件，具有一景深值。光學系統提供一檢測光束至目標物件上以產生一影像光束。影像擷取裝置配置於影像光束的傳遞路徑上，其中檢測光束為準直光束，且光學聚焦元件的一焦平面與目標物件中具有微粒子的一表面不重疊。

Description

微粒子檢測裝置

本發明是有關於一種照明裝置，且特別是有關於一種微粒子檢測裝置。

隨著科技發展，人們對於電子產品中電子構件的精密程度及品質需求越來越高。舉例來說，電子產品中電路板上之各種元件的品質及外觀檢測為製造及檢驗過程中的重要步驟，以確保電路板的功能正常。在目前電路板的製作過程中，具有上導電粒子漿後將銅箔基板黏合的步驟。因此，為求電路板具有良好的製作過程，在製作過程中或製作過程後，需以檢測設備觀察微小的導電粒子結構，以對導電粒子的密度進行計算。

然而，在目前的作法當中，常以光學檢測設備中距離物鏡較近的一端搭配上一微分干涉相差（Differential interference contrast ，DIC）顯微鏡模組以進行對導電粒子的觀察。但是若使用此種作法，不但需要配置較多的光學元件之外，還會進一步提升成本。此外，增加光學元件也將導致整體的照明亮度衰減一半以上。因此，若需達到良好的光學效果，需進一步增加照明亮度。再者，使用微分干涉相差顯微鏡模組的光學檢測設備具有較複雜的操作程序。因此，如何設計或改良現有光學檢測設備以不需額外配置微分干涉相差顯微鏡模組的方式，增加微粒子所呈現的對比度，是本領域技術人員共同致力於研究的。

本發明提供一種微粒子檢測裝置，可提高微粒子在影像中的對比度。

本發明的一實施例提出一種微粒子檢測裝置，用於檢測一目標物件的多個微粒子。微粒子檢測裝置包括一光源、一光學系統以及一影像擷取裝置。光源適於提供一照明光束。光學系統配置於照明光束的傳遞路徑上。光學系統包括一光學聚焦元件，具有一景深值。光學系統提供一檢測光束至目標物件上以產生一影像光束。影像擷取裝置配置於影像光束的傳遞路徑上，且光學聚焦元件的一焦平面與目標物件中具有微粒子的一表面不重疊。

在本發明的一實施例中，上述的微粒子檢測裝置還包括一調整模組。光源配置於調整模組上，且調整模組適於移動光源以改變光源與光學系統的距離。

在本發明的一實施例中，上述的光學聚焦元件的焦平面與目標物件中具有微粒子的表面的距離介於四分之一倍的景深值至兩倍的景深值之間。

在本發明的一實施例中，上述的光學系統還包括一離焦模組。光學聚焦元件配置於離焦模組上，離焦模組適於移動光學聚焦元件以使光學聚焦元件對目標物件產生微離焦。

在本發明的一實施例中，上述的光源所提供的照明光束為準直光束。

在本發明的一實施例中，上述的光源為點光源。

在本發明的一實施例中，上述的微粒子檢測裝置還包括一處理單元，電性連接影像擷取裝置，適於依據影像擷取裝置對目標物件進行分析。

在本發明的一實施例中，上述的微粒子檢測裝置還包括一移動載台，適於承載目標物件，且移動載台適於移動目標物件以使光學聚焦元件對目標物件產生微離焦。

在本發明的一實施例中，上述的光學系統為反射式光學系統。

在本發明的一實施例中，上述的目標物件的微粒子為帶電粒子。

在本發明的一實施例中，上述的檢測光束為準直光束。

基於上述，本發明的微粒子檢測裝置可在進行檢測時，藉由投射具有準直特性的檢測光束至目標物件中具有微粒子的表面上，以及藉由光學系統中作為物鏡的一光學聚焦元件產生微離焦狀態，提高目標物件上多個微粒子在影像擷取裝置所呈現的影像對比度，使其具有良好的光學顯示效果，進而可檢測出目標物件上微粒子的單位密度。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。請參考圖1。本實施例提供一種微粒子檢測裝置100，用於檢測一目標物件10的多個微粒子P。舉例而言，目標物件10例如是電路板，而多個微粒子P例如是在電路板上的導電粒子。但微粒子檢測裝置100實際上可應用於檢測不同種類的突起微粒子，本發明並不限於此。

微粒子檢測裝置100包括一光源110、一光學系統120以及一影像擷取裝置130。具體而言，在本實施例中，微粒子檢測裝置100還包括處理單元140。光源110適於提供一照明光束L1至光學系統120中。光源110例如為鹵素燈、可見光雷射裝置、紅外雷射裝置或發光二極體光源，照明光束L1可以是白光、單波長可見光、近紅外光或短波長紅外光或其他波長光等，本發明並不限於此。

光學系統120例如是具有聚焦透鏡、反射鏡、分光鏡或其他光學元件等構件組合的光學鏡頭或光學裝置。在本實施例中，光學系統120為反射式光學系統。光學系統120適於接收光源110所提供的照明光束L1，並藉由光學系統120內部的光學元件的光學作用以提供一檢測光束L2至目標物件10上，以產生一影像光束L3並傳遞至光學系統120，其中傳遞至目標物件10的檢測光束L2為準直光束或具準直特性的光束。在本實施例中，光源110所提供的照明光束L1即為準直光束。但在不同的實施例中，檢測光束L2實質上可等同於或不同於照明光束L1，例如是藉由光學系統120的光學效果將非準直的照明光束L1轉化為具有準直特性的檢測光束L2，本發明並不於此。

詳細而言，光學系統120包括一光學聚焦元件122，例如是一物鏡，而此光學聚焦元件122具有一景深值。在本實施例中，光學聚焦元件122的一焦平面與目標物件10中具有微粒子P的一表面不重疊。換句話說，光學聚焦元件122對於目標物件10中具有微粒子P的表面處於微離焦狀態。在本實施例中，光學聚焦元件122的焦平面與目標物件10中具有微粒子P的表面的距離介於四分之一倍的光學聚焦元件122景深值至兩倍的光學聚焦元件122景深值之間。

影像擷取裝置130配置於影像光束LI的傳遞路徑上，適於接收影像光束LI，將影像光束LI的光學圖像轉換為電子訊號。具體而言，紅外線影像擷取裝置130包含一感光元件132，適於接收影像光束LI以轉換為一影像資訊。感光元件132例如是電荷耦合器件（Charge-coupled Device，CCD）。在本實施例中，影像擷取裝置130例如為線型掃瞄相機或面型掃描相機。在一些實施例中，影像擷取裝置130可視需求配置具有屈光度的一或多個光學鏡片的組合，例如包含雙凹透鏡、雙凸透鏡、凹凸透鏡、凸凹透鏡、平凸透鏡以及平凹透鏡等非平面鏡片的各種組合，以協助引導影像光束LI，但本發明並不限於此。處理單元140則電性連接影像擷取裝置130，適於依據感光元件132所轉換得出的影像資訊對目標物件10進行分析。

因此，在進行檢測時，微粒子檢測裝置100可藉由投射具有準直特性的檢測光束L2至目標物件10中的具有微粒子P的表面上，以及藉由光學系統120中作為物鏡的一光學聚焦元件122產生微離焦，提高目標物件10上微粒子P在影像擷取裝置130所呈現的影像對比度，使其具有良好的光學顯示效果，進而可檢測出目標物件10上在微粒子P的單位密度。

圖2為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。請參考圖2。本實施例的微粒子檢測裝置100A類似於圖1所繪示的微粒子檢測裝置100。兩者不同處在於，在本實施例中，微粒子檢測裝置100A還包括一調整模組150，適於配置光源110於其中，以使調整模組150移動光源110以改變光源110與光學系統120的距離。詳細而言，在本實施例中，調整模組150例如是具有容納並固定光源110的結構以及適於讓此結構沿方向D1來回移動的軌道或其他機構。如此一來，藉由調遠光源110（例如是移動至距離較遠的位置110’）的作動，可更進一步提高對比度以獲得較清晰的微粒子P呈現影像。此外，由於光源110與光學系統120的距離可被調整，因此本實施例的光源110可選用點光源。

圖3為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。請參考圖3。本實施例的微粒子檢測裝置100B類似於圖2所繪示的微粒子檢測裝置100A。兩者不同處在於，在本實施例中，微粒子檢測裝置100B的光學系統120還包括一離焦模組124。光學聚焦元件122配置於離焦模組124上，且離焦模組124適於移動光學聚焦元件122以使光學聚焦元件122對目標物件10產生微離焦。換句話說，相較於上述的實施例，本實施例可藉由改變光學聚焦元件122的位置以達到微離焦狀態。此外，在非檢測微粒子P的情況下，微粒子檢測裝置100B也可藉由操作離焦模組124以移動光學聚焦元件122至對焦狀態，進而讓微粒子檢測裝置100B在不同的應用下具有可操作性。

圖4為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。請參考圖4。本實施例的微粒子檢測裝置100C類似於圖2所繪示的微粒子檢測裝置100A。兩者不同處在於，在本實施例中，微粒子檢測裝置100C還包括一移動載台160，適於承載目標物件10。移動載台160適於移動目標物件10以使光學聚焦元件122對目標物件10產生微離焦。換句話說，相較於上述的實施例，本實施例可藉由改變目標物件10的位置以達到微離焦狀態。此外，在非檢測微粒子P的情況下，微粒子檢測裝置100B也可藉由操作載台160以移動目標物件10至對焦狀態，進而讓微粒子檢測裝置100B在不同的應用下具有可操作性。

綜上所述，本發明的微粒子檢測裝置可在進行檢測時，藉由投射具有準直特性的檢測光束至目標物件中具有微粒子的表面上，以及藉由光學系統中作為物鏡的一光學聚焦元件產生微離焦狀態，提高目標物件上多個微粒子在影像擷取裝置所呈現的影像對比度，使其具有良好的光學顯示效果，進而可檢測出目標物件上微粒子的單位密度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:目標物件 100、100A、100B、100C:微粒子檢測裝置 110:光源 110’:位置 120:光學系統 122:光學聚焦元件 124:離焦模組 130:影像擷取裝置 132:感光元件 140:處理單元 150:調整模組 160:移動載台 D1:方向 L1:照光光束 L2:檢測光束 L3:影像光束 P:微粒子

圖1為本發明一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。圖2為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。圖3為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。圖4為本發明另一實施例的微粒子檢測裝置的示意圖。

10:目標物件

100:微粒子檢測裝置

110:光源

120:光學系統

122:光學聚焦元件

130:影像擷取裝置

132:感光元件

140:處理單元

L1:照光光束

L2:檢測光束

L3:影像光束

P:微粒子

Claims

一種微粒子檢測裝置，用於檢測一目標物件的多個微粒子，包括：一光源，適於提供一照明光束；一光學系統，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該光學系統包括一光學聚焦元件，具有一景深值，該光學系統提供一檢測光束至該目標物件上以產生一影像光束；以及一影像擷取裝置，配置於該影像光束的傳遞路徑上，且該光學聚焦元件的一焦平面與該目標物件中具有該些微粒子的一表面不重疊。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，還包括：一調整模組，該光源配置於該調整模組上，該調整模組適於移動該光源以改變該光源與該光學系統的距離。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該光學聚焦元件的該焦平面與該目標物件中具有該些微粒子的該表面的距離介於四分之一倍的該景深值至兩倍的該景深值之間。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該光學系統還包括一離焦模組，該光學聚焦元件配置於該離焦模組上，該離焦模組適於移動該光學聚焦元件以使該光學聚焦元件對該目標物件產生微離焦。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該光源所提供的該照明光束為準直光束。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該光源為點光源。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，還包括：一處理單元，電性連接該影像擷取裝置，適於依據該影像擷取裝置對該目標物件進行分析。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，還包括：一移動載台，適於承載該目標物件，且該移動載台適於移動該目標物件以使該光學聚焦元件對該目標物件產生微離焦。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該光學系統為反射式光學系統。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該目標物件的該些微粒子為帶電粒子。
如申請專利範圍第1項所述的微粒子檢測裝置，其中該檢測光束為準直光束。