[发明专利]光学探测装置及包含所述光学探测装置的测量系统

说明书

分案申请的相关信息

本申请为发明名称为“光学探测装置及包含所述光学探测装置的测量系统”的原中国发明专利申请的分案申请。原申请的申请号为200710153005.8；原申请的申请日为2007年9月18日。

技术领域

本发明涉及一种光学探测装置及包含所述光学探测装置的测量系统，具体来说，本发明涉及一种可探测待测物体表面变化的光学探测装置及包含所述光学探测装置的测量系统。

背景技术

TFT-LCD工艺技术主要是通过类似半导体制造技术(镀膜、曝光、显影、蚀刻等技术)在玻璃衬底上形成多个晶体管。在进行工艺瑕疵检测时，一般都需要利用人工或机器手臂将所述玻璃衬底放置在TFT-LCD测量系统上进行检测。

参考图1，其显示常规TFT-LCD测量系统的示意图。测量系统1包括透镜装置11、CCD镜头12、定位平台13及信号处理装置14。透镜装置11包括物镜，其是一维阵列透镜。CCD镜头12通过透镜装置11检索物体15(例如所述玻璃衬底)的图像。物体15被放置在机台17上。定位平台13包括驱动马达、马达轴控制卡及平台本体。定位平台13用以调整透镜装置11的焦距。透镜装置11、CCD镜头12及定位平台13位于固定衬底16上，使得透镜装置11与物体15间隔一适当距离。信号处理装置14接收来自CCD镜头12的图像数据，且将所述图像数据的图像质量与其聚焦标准相比较，并产生控制信号，进而将所述控制信号传送至定位平台13以调整透镜装置11的焦距。

在实际操作时，必须重复上述检索图像-对比-调整焦距-检索图像的程序多次，直到所述图像数据的质量符合所述聚焦标准为止。如此，将会浪费许多时间，而且以此方式检索的图像清晰标准并无一定的规范。

测量系统1的另一个缺点为，当物体15被放置在机台17上时，如果受到外部激振，将造成物体15产生振动，导致CCD镜头12产生图像画面模糊从而造成测量上的误差，尤其当透镜装置11的物镜采用50倍显微物镜进行检测时，其测量景深仅约0.9μm，当有微小的振动时，常造成图像无法检测。

参考图2，其显示常规DVD读写头的示意图。DVD读写头2为SONY公司所生产的型号为KHM 210AAA的DVD读取头。所述DVD读写头2包括激光二极管(LaserDiode)21、光栅(Grating)22、分光器23、准直透镜(Collimator Lens)24、物镜(Objectivelens)25、柱面透镜(Cylinderical Lens)26、光电探测器(Photo Detector)27及音圈(VoiceCoil)28。

激光二极管21用以发出光束。光栅22用以使所述光束产生衍射。分光器23包括偏振分束器(Polarization Beam Splitter，PBS)231及1/4波片(Quarter Waveplate)232，用以使所述光束偏振，且改变所述光束的行进方向。准直透镜24用以使所述光束形成一准直光束。物镜25的中央具有多个同心圆形沟槽，音圈28连接至物镜25。所述准直光束经过物镜25时将可使所述准直光束分离成两个部分，在一盘片29上聚焦成适合DVD或CD光盘的数据存储位置的双焦点，且同时产生反射光束。

所述反射光束穿过物镜25、准直透镜24、分光器23及柱面透镜26而投射至光电探测器27上。光电探测器27为光电二极管(Photodiode IC)，其包括四象限光电探测器(Four-Quadrant Photo Detector)271，如图3所示，四象限光电探测器271依据所述反射光束在四个象限(A、B、C及D四个象限)上的光分布而输出聚焦错误信号(FocusError Signal)。

参考图4，其显示常规DVD读写头的聚焦原理的示意图。DVD读写头2(图2)的聚焦原理为像散法。所谓像散法是指成像时横向与纵向的成像位置不同，因此造成像点的失真，利用此像散特性作为测量的依据。当物镜25的垂直焦距与水平焦距不同，则如果盘片29偏离物镜25前焦面位置时，在四象限光电探测器271上的成像光点呈现椭圆变化(例如第一平面31及第三平面33)，当盘片29位于物镜25的正焦位置时，成像光点呈现圆形(例如第二平面32)。第一平面31对应于图5a，所述第二平面32对应于图5b，第三平面33对应于图5c。