即时检测全场厚度的光学装置
阅读：527发布：2024-02-18
专利汇可以提供即时检测全场厚度的光学装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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 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。，下面是即时检测全场厚度的光学装置专利的具体信息内容。
1.一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。
4.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：定义由该参考点沿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第一交点，而该第一延伸线与该第三延伸线成角度于第二交点。
5.如权利要求4所述的即时检测全场厚度的光学装置，其特征在于：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。
6.如权利要求5所述的即时检测全场厚度的光学装置，其特征在于：该第一入射光与该第二入射光的斜向入射角度分别为θi1与θi2，且
7.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：每一个该光源单元包括激光光源、光束提升转折器及空间滤波扩束器，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。
8.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：该影像处理模块包括软件分析单元及绘图显示单元，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。
9.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。
10.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。
即时检测全场厚度的光学装置
技术领域
[0001] 本发明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。
背景技术
[0002] 随着市场对于显示器的需求，柔性显示器(flexible display)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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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(Angular Incidence Interferometry，AII)便是克服前述缺点的光学干涉术。
[0006] 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。
[0007] 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。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种即时检测全场厚度的光学装置。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0014] 本发明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)。
(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)。
[0015] 本发明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：
[0016]
[0017]
[0018] 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。
[0019] 本发明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。
[0020] 本发明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。
[0021] 本发明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
[0022] 本发明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。
[0023] 本发明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。
[0026] 本发明的有益效果在于：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
[0027] 图1是一立体示意图，说明本发明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。
[0028] 图2是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。
[0029] 图3是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。
[0030] 图4是一剖面侧视示意图，辅助说明图1的该第一实施例。
[0031] 图5是一立体示意图，说明本发明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。
[0032] 图6是一立体示意图，说明本发明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。
[0033] 图7是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。
[0034] 图8是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。
[0035] 图9是一剖面侧视示意图，辅助说明图6的该第三实施例。
[0036] 图10是一立体示意图，说明本发明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。
[0037] 图11是一立体示意图，说明本发明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。
[0038] 图12是一立体示意图，说明本发明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。
[0039] 图13是一厚度分布模拟图，说明本发明一模拟例的一平面待测件的厚度分布。
[0040] 图14是一干涉条纹图，说明该模拟例的该平面待测件的干涉条纹。
[0041] 图15是一干涉条纹图，说明该模拟例的该平面待测件的干涉条纹。
[0042] 图16是一数值示意图，说明该模拟例的该平面待测件的相对相位值。
[0043] 图17是一数值示意图，说明该模拟例的该平面待测件的相对相位值。
[0044] 图18是一数值示意图，说明该模拟例的该平面待测件的整数级条纹级次。
[0045] 图19是一厚度分布模拟图，说明本发明该模拟例的该平面待测件的厚度分布。
[0046] 图20是一干涉条纹图，说明本发明一实验例的一玻璃试片的干涉条纹。
[0047] 图21是一干涉条纹图，说明该实验例的该玻璃试片的干涉条纹。
[0048] 图22是一数值示意图，说明该实验例的该玻璃试片的相对相位值。
[0049] 图23是一数值示意图，说明该实验例的该玻璃试片的相对相位值。
[0050] 图24是一数值示意图，说明该实验例的该玻璃试片的整数级条纹级次。
[0051] 图25是一数值分布图，说明该实验例的该玻璃试片的整数级条纹级次分布。
[0052] 图26是一厚度分布图，说明该实验例的该玻璃试片的厚度分布。
[0053] 图27是一厚度分布图，说明该实验例的该玻璃试片的厚度分布。
具体实施方式
[0054] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0055] 参阅图1～图4，本发明即时检测全场厚度的光学装置的一第一实施例适用于即时检测一平面待测件100的全场厚度，包含两个光源单元2、两个屏幕3、两个影像撷取器4及一影像处理模块5。
[0056] 该平面待测件100可为透明的玻璃基板或透明塑胶基板的透明材料所构成，也可以是非透明的材料所构成。若为透明塑胶基板时，可选自常见的聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚苯二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)，或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)。若为非透明材料时，则可选自硅晶圆或金属薄膜。
[0057] 图2是图1的剖面侧视示意图并连接该影像处理模块5，如图2所示，所述光源单元2包括一激光光源21、一光束提升转折器22及一空间滤波扩束器23。该光束提升转折器22设置于该激光光源21与该空间滤波扩束器23之间，该激光光源21发出的激光光束经由该光束提升转换器22至该空间滤波扩束器23而形成具有高相干性(coherence)点扩束的球面光波，图中是以所述光源单元2的光源行进中心路径示意说明。
[0058] 具体地说，本实施例的该激光光源21是以氦氖(He-Ne)激光做说明，该光束提升转折器22可用于引导该激光光源21发出的激光光束至所需的高度与方向，而该空间滤波扩束器23则是用于过滤该激光光束的空间噪声，并均匀地扩展该激光光束，以形成大范围球面光波。此处要特别说明的是，当该平面待测件100为非透明材料所构成时，则该激光光源21是以红外线激光取代氦氖激光。
[0059] 于本实施例中，是将所述光源单元2设置于该平面待测件100的同一侧，并让其中一光源单元2产生一以斜向行进至该平面待测件100的一参考点O的第一入射光λ1，也让其中另一光源单元2产生一以斜向行进至该平面待测件100的该参考点O的第二入射光λ2，且该第一入射光λ1于该参考点O的一入射向量与该第二入射光λ2于该参考点O的一入射向量彼此不重叠，也就是，图1中的α≠0°。
[0060] 详细地说，图3显示光源单元2发出的光斜向行进至该平面待测件100的示意图。由于所述光源单元2为产生点扩束球面光波，因此，当该第一入射光λ1行进至该平面待测件100的该任意点P时，会有一部分光波于该平面待测件100的前表面S1便反射，而另一部分的光波则遵守司乃耳定律(Snell’s Law)穿透该平面待测件100并于相反该前表面S1的后表面S2反射。此两部分光波分别经该前表面S1与该后表面S2反射而交会于同一位置，且因该两部分的光具有光程差，从而产生一第一干涉条纹；同样地，该第二入射光λ2也会具有如该第一入射光λ1的反射机制而产生一第二干涉条纹。
[0061] 此外，图1定义一由该参考点O沿一法线远离该平面待测件100延伸的第一延伸线L1、及分别由所述光源单元2往该第一延伸线L1延伸的第二延伸线L2与第三延伸线L3，其中，该第一延伸线L1与该第二延伸线L2成角度于一第一点C1，该第一延伸线L1与该第三延伸线L3交于一第二点C2，于本实施例中，该第一交点C1与该第二交点C2成角度于同一交点C，且于本实施例中，该第二延伸线L2与该第三延伸线L3彼此正交(α＝90°)，且该交点C至该参考点O的距离为L，该交点C至其中一该光源单元2的距离为D1，而至其中另一该光源单元2的距离为D2，且D1＝D2＝D。
[0062] 此处要说明的是，距离L与距离D1、D2并无范围限制，只要所述光源单元2发出的光能清楚照射于该平面待测件100，并于所述屏幕3上产生干涉条纹便可。于本实施例中，由于所述光源单元2与该交点C的距离相等(D1＝D2＝D)且具有相同的距离L，因此，所述光源单元2产生的该第一入射光λ1与该第二入射光λ2于该参考点O有相同的斜向入射角。
[0063] 所述屏幕3与所述光源单元2位于该平面待测件100的同一侧，并彼此间隔设置，而用于分别将该第一干涉条纹与第二干涉条纹成像于其上。所述屏幕3并无特别限制，只要能让干涉条纹成像于其上便可。
[0064] 所述影像撷取器4分别设置于所述屏幕3之上，而用于撷取屏幕3上的干涉条纹的光强影像。本实施例中，所述影像撷取器4以CCD摄像器为例做说明。
[0065] 该影像处理模块5与所述影像撷取器4连接，并包括一软件分析单元51及一绘图显示单元52。该软件分析单元51将该第一干涉条纹的光强影像及该第二干涉条纹的光强影像转换成数字信号，并展开成连续的相对相位值进行数值运算得到一整数级条纹级次，进而通过该整数级条纹级次求取该平面待测件的全场厚度分布。再将全场厚度数据传送至该绘图显示单元52，以显示出该平面待测件100的全场厚度。要说明的是，适用于本发明的该软件分析单元51是一般安装于一计算机主机(图未示)中的数值分析软件，而该绘图显示单元52则是以连接该计算机主机而能显示出该平面待测件100相关数据的屏幕为例做说明。
[0066] 由此可知，本发明通过角度入射干涉术(AII)测量理论，通过两组光源单元2的扩束激光分别斜向入射该平面待测件100，直接产生的两组与该平面待测件100的厚度变化相关的干涉条纹，来达到不必先以额外仪器(例如厚度量表)测量平面待测件100的平均厚度或任一点的绝对厚度值，便可直接测量该平面待测件100的全场厚度，而能更有效节省检测时间。
[0067] 详细地说，由图1、图3及图4可知，以该参考点O的座标位置为(0,0,0)，该第一入射光λ1与该第二入射光λ2具有相同的L值及D1＝D2＝D，因此，该第一入射光λ1与该第二入射光λ2于该参考点O的斜向入射角度分别以θi1(见图3)与θi2(见图4)表示，且θi1与θi2可表示如下关系式(1)：
[0068]
[0069] 于本实施例中，由于该第二延伸线L2与该第三延伸线L3彼此正交(α＝90°)，所以该第一入射光λ1与该第二入射光λ2于任意点P的斜向入射角度θi1与θi2可表示如下关系式(2)与关系式(3)：
[0070]
[0071]
[0072] 以软件分析单元51分别自该第一入射光λ1与该第二入射光λ2产生的该第一干涉条纹与该第二干涉条纹的数字影像中萃取出干涉光之间的相位分布 与 (绝对相位)，并通过空间中的几何关系(关系式(2)与关系式(3))计算该平面待测件100各个位置的该第一入射光λ1与该第二入射光λ2入射角度θi1与θi2，以推算出该平面待测件100的厚度t与其折射率n及光源单元2的光源波长λ之间的关系，而可表示如下关系式(4)与关系式(5)：
[0073]
[0074]
[0075] 由此可知，只要求取绝对相位 或 便可得知该平面待测件100的厚度，本发明便是通过关系式(4)与关系式(5)之间的相关联性来简化此两关系式并直接联合求解出绝对相位 与 反观现有光学干涉技术必须使用相位移技术来求得其
绝对相位，不但相位移过程无法快速进行，且架设中必须使用特定的光学设备(如声光调变器)或机构(如压电致动或电动旋转平台)以进行相位移技术；或就算使用AII测量理论取得单一张产生规则排列的干涉条纹，仍需先以额外设备量得该平面待测件100的任一点的绝对厚度，才能通过多条纹的方式从一张由AII测量所得的干涉条纹影像中求得其绝对相位。
绝对相位，不但相位移过程无法快速进行，且架设中必须使用特定的光学设备(如声光调变器)或机构(如压电致动或电动旋转平台)以进行相位移技术；或就算使用AII测量理论取得单一张产生规则排列的干涉条纹，仍需先以额外设备量得该平面待测件100的任一点的绝对厚度，才能通过多条纹的方式从一张由AII测量所得的干涉条纹影像中求得其绝对相位。
[0076] 本发明由该第一入射光λ1与该第二入射光λ2产生该第一干涉条纹与该第二干涉条纹影像的绝对相位 与 与该平面待测件100的绝对厚度t(x,y)间的关系式(关系式(4)与关系式(5))，可简化表示如下式(6)与式(7)：
[0077]
[0078]
[0079] 其中：
[0080]
[0081]
[0082] 要说明的是，该参考点O并非一定要定义为原点(0,0)，此处的推导以通式为主，以下的方程式推导中，该参考点O以(x0,y0)表示，由于该第一入射光λ1与该第二入射光λ2入射于相同的该参考点(x0,y0)，因此，该两组干涉条纹影像中，该参考点(x0,y0)其对应的A1(x0,y0)＝A2(x0,y0)，而可得知如下式(10)：
[0083]
[0084] 绝对相位 与 及其相对相位 与 的关系则可表示如下式(11)与式(12)：
[0085]
[0086]
[0087] 其中，N1(x0,y0)与N2(x0,y0)便分别为 与 于参考点(x0,y0)处的整数级条纹级次，而 与 是 与 分别以2πN1(x0,y0)值与2πN2
(x0,y0)值为基准值的相对相位，且由于2πN1(x0,y0)与2πN2(x0,y0)为2π的整数倍，而与 则为2π的分数倍，因此由式(10)、式(11)及式(12)可知，N1(x0,y0)值
必定等于N2(x0,y0)值，所以可进一步地简化式(11)与式(12)并搭配式(6)与式(7)可得知如下式(13)与式(14)：
(x0,y0)值为基准值的相对相位，且由于2πN1(x0,y0)与2πN2(x0,y0)为2π的整数倍，而与 则为2π的分数倍，因此由式(10)、式(11)及式(12)可知，N1(x0,y0)值
必定等于N2(x0,y0)值，所以可进一步地简化式(11)与式(12)并搭配式(6)与式(7)可得知如下式(13)与式(14)：
[0088]
[0089]
[0090] 通过式(13)与式(14)可求得整数级条纹级次N1(x0,y0)，如下式(15)的运算子：
[0091]
[0092] 由式(15)可知，该平面待测件100的各点均可计算出一个N1(x0,y0)，也就是说，整数级条纹级次N1(x0,y0)值可通过直接撷取该平面待测件100中单一点而通过式(15)计算得到，较佳地，也可以通过统计学分析该平面待测件100各点而计算出N1(x0,y0)值，借此找出统计上较佳的N1(x0,y0)值结果，并带回式(13)与式(14)便可求得该平面待测件100的全场绝对厚度t(x,y)。
[0093] 参阅图5，图5为本发明即时检测全场厚度的光学装置的一第二实施例省略该影像处理模块5的示意图，该第二实施例大致相同于该第一实施例的架设，不同处在于，将所述光源单元2与所述屏幕3分别成对的架设于该平面待测件100的两相反侧，也就是说，其中一光源单元2与其中一屏幕3位于该平面待测件100的相同侧，而另一光源单元2与另一屏幕3则位于该平面待测件100的相对的另一侧。以此方式的架设仍是通过所述光源单元2斜向入射该平面待测件100而反射并分别于所述屏幕3上呈现干涉条纹，所以，本实施例中的该平面待测件100的全场厚度仍适用于该第一实施例所述的方式进行计算。
[0094] 参阅图6～图9，图6为本发明即时检测全场厚度的光学装置的一第三实施例省略该影像处理模块5的示意图，其架设方式大致相同于该第一实施例，不同处在于，本实施例仅是将其中一个屏幕3设置于该平面待测件100的另一侧，也就是说，该两个屏幕3分别位于该平面待测件100的两相反侧。以此方式架设时，位于与所述光源单元2不同侧的该屏幕3接收来自其中一个光源单元2的点扩束球面光波，如图8与图9所示，此球面光波遵守司乃耳定律，其一部分光波直接穿透该平面待测件100的前表面S1与后表面S2，而另一部分的光波也穿透该平面待测件100的前表面S1后，再依序于该平面待测件100的后表面S2与前表面S1反射，最后穿透后表面S2。也由于此两部分光具有光程差，从而于屏幕3上产生干涉条纹。因此，本实施例中的该平面待测件100的全场厚度仍适用于该第一实施例所述的方式进行计算。
[0095] 参阅图10～图12，图10～图12分别显示本发明即时检测全场厚度的光学装置的一第四实施例、一第五实施例及一第六实施例省略该影像处理模块5的示意图，其架设概念大致相同于该第三实施例均会有其中一个光源单元2发出的光以穿透该平面待测件100而产生干涉条纹，不同处在于，此三个实施例分别将所述光源单元2与所述屏幕3以各种组合方式设置于该平面待侧件100的两相反侧。
[0096] <模拟例>
[0097] 以下该模拟例是根据前述该第一实施例的架设方式进行模拟实验。
[0098] 参阅图13，图13为模拟一尺寸为200mm×100mm且厚度为0.7mm的平面待测件100。
[0099] 参阅图14与图15，图14与图15分别为所述屏幕3上所显示的第一干涉条纹与第二干涉条纹，明显的，所述干涉条纹均呈弧状且朝同一方向排列而具有规律性。
[0100] 参阅图16～19，图16与图17分别为由图14与图15的干涉条纹所计算得到的相对相位 与 图18则显示将所述相对相位 与 代入式(15)所计算得到的N1(0,0)值，从图12可清楚看出该平面待测件100各处皆可计算出一N1(0,0)值，且除了x＝y的点所计算的结果外，其所计算的N1(0,0)值皆为3259，因此，通过统计结果便可求得N1(0,0)值为3259。最后，图19显示将求得的N1(0,0)值为3259代入式(13)计算该平面待测件100的全场厚度，由图19可看出该平面待测件100的全场厚度皆为0.7mm，与模拟的厚度完全相同。
[0101] <实验例>
[0102] 以下该实验例是根据前述该第一实施例的架设方式进行实验。
[0103] 准备一尺寸为100mm×200mm且厚度标示为0.7mm的玻璃试片，测量区域为玻璃试片中心的40mm×60mm的区域。
[0104] 参阅图20～图21，图20与图21分别显示所述光源单元2斜向入射该玻璃试片，而于所述屏幕3上成像的该第一干涉条纹与该第二干涉条纹。由图20与图21可看出，其干涉条纹已产生弯曲变化与粗细变化，而可得知此玻璃试片具有厚度不均的现象。
[0105] 参阅图22～图26，图22与图23分别为由图20与图21的干涉条纹所计算得到的相对相位 与 图24则显示将所述相对相位 与 代入式(15)所计算得到的N1(0,0)值，从图24中可看出各处N1(0,0)值的计算结果彼此间有些许偏差，可能是因实验架设或测量系统的因素造成 与 在测量上产生误差所
导致，但仍可通过统计方式求得较佳的N1(0,0)值。图25显示图24中所有N1(0,0)值计算结果的统计直方图，是将玻璃试片各点处相同的N1(0,0)值计算结果做个数统计而记录于直方图中，所以直方图的横轴为N1(0,0)值，而纵轴为统计数量。理想情况下，直方图的统计应呈单一波峰，而图25的统计结果为两波峰分布主要便为前述实验误差所造成，因此，可利用高斯(Guassian)函数拟合两波峰的轮廓，以找出最佳的N1(0,0)值，经计算结果，图25较为理想的N1(0,0)值为3164。最后，图26显示有将拟合求得的N1(0,0)值为3164代入式(13)计算此玻璃试片的全场厚度，由图26可看出此玻璃试片确实具有厚度不均的分布。
导致，但仍可通过统计方式求得较佳的N1(0,0)值。图25显示图24中所有N1(0,0)值计算结果的统计直方图，是将玻璃试片各点处相同的N1(0,0)值计算结果做个数统计而记录于直方图中，所以直方图的横轴为N1(0,0)值，而纵轴为统计数量。理想情况下，直方图的统计应呈单一波峰，而图25的统计结果为两波峰分布主要便为前述实验误差所造成，因此，可利用高斯(Guassian)函数拟合两波峰的轮廓，以找出最佳的N1(0,0)值，经计算结果，图25较为理想的N1(0,0)值为3164。最后，图26显示有将拟合求得的N1(0,0)值为3164代入式(13)计算此玻璃试片的全场厚度，由图26可看出此玻璃试片确实具有厚度不均的分布。
[0106] 参阅图27，进一步地以业界所使用的厚度量表(解析度为1μm，准确度为3μm)量此前述的玻璃试片，以与本案的测量方法进行比较。以厚度量表测量玻璃试片中心线(x＝0)上的各点绝对厚度，取点间距为10mm，因此，此玻璃试片可取样7点，分别为点(0,-30)、点(0,-20)、点(0,-10)、点(0,0)、点(0,10)、点(0,20)及点(0,30)。如图27所示，实线代表以本发明方式所测量的玻璃试片全场厚度，而圆圈标示则代表以厚度量表测量玻璃试片的厚度，由结果可知，通过本发明架设的即时检测全场厚度的光学装置所测量出的全场厚度，相较于厚度量表所测量的厚度，两者趋势分布吻合，最大差异仅为0.5％。
[0107] 综上所述，本发明即时检测全场厚度的光学装置，通过两组光源单元2斜向入射该平面待测件100的同一个参考点O，而分别在所述屏幕3上产生第一干涉条纹与第二干涉条纹，在直接以该影像撷取器4撷取干涉条纹的光强影像后，通过该影像处理模块5的软件分析单元51计算出的整数级条纹级次N1(x0,y0)，从而可直接求得该平面待测件100的全场厚度分布，无需如现有光学干涉技术还须经过相位移，或先以其它设备测量该平面待测件100的任一点的绝对厚度，因此，本发明的光学装置的架设能节省检测上所需的时间与相关设备的成本，更符合应用于生产快速的生产线上的即时线上检测厚度地需求，所以确实能达成本发明的目的。
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