本實用新型屬于ITO導(dǎo)電薄膜電極圖案檢測領(lǐng)域，涉及一種觸摸屏ITO電極三維圖案檢測光路系統(tǒng)，具體涉及觸摸屏銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)導(dǎo)電層透明圖案的三維表面缺陷檢測光路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人機(jī)交互方式逐漸由鼠標(biāo)、鍵盤向觸摸屏技術(shù)發(fā)展。尤其以智能手機(jī)、平板終端以及工業(yè)顯控設(shè)備的發(fā)展最為迅速，使用者對觸摸屏的觸摸靈敏度、透光性以及是否存在觸摸盲點等體驗要求越來越苛刻，由此引出對觸摸屏生產(chǎn)制造過程中銦錫氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)導(dǎo)電層透明圖案表面缺陷檢測的必要性。目前針對透明ITO導(dǎo)電層的性能測試主要通過加電測試判定不良率，該方法作為一種整體功能的評判方法無法保證因細(xì)微加工缺陷帶來的對定位精度和使用壽命存在的潛在影響。

基于機(jī)器視覺的工業(yè)品在線檢測技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，其中就包括ITO薄膜周邊非透明金屬電極圖案的缺陷檢測，高精度的三維表面缺陷檢測設(shè)備已經(jīng)成功應(yīng)用于產(chǎn)品線。深圳大學(xué)陳方涵課題組提及采用窄帶近紅外光均勻照明ITO薄膜透明區(qū)域，利用基底層與銦錫氧化物涂覆層對該譜段光線的反射率不同，繼而采用圖像增強(qiáng)技術(shù)提取電極圖案信息。該方案對照明光源的光譜選擇性較強(qiáng)，需要設(shè)計較為復(fù)雜的照明系統(tǒng)(對照明均勻性有較高要求)，并且采用反射式測量的方式需要對放置測試樣本基體的反射特性進(jìn)行特殊設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種ITO電極三維圖案檢測光路系統(tǒng)，可以采用可見光以及近紅外光譜范圍內(nèi)的任何激光光源作為照明光源，采用透射式數(shù)字全息光路測量的方式避免了前述方案的局限性，數(shù)字全息技術(shù)作為干涉測量技術(shù)的一種可以實現(xiàn)ITO電極圖案的三維檢測，擴(kuò)展前述方案的檢測維數(shù)，測量方案可以采用同軸全息或離軸全息。

本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種ITO電極三維圖案檢測光路系統(tǒng)，包括一個數(shù)字全息光路和一個待檢ITO薄膜，在所述數(shù)字全息光路上設(shè)置一個激光器，激光器出射激光束面上設(shè)有一塊分光棱鏡，在分光棱鏡和激光器之間設(shè)置有空間濾波器；在所述分光棱鏡半透射方向設(shè)置有一塊參考光面平面反射鏡，在分光棱鏡半反射方向設(shè)置有一塊物光平面反射鏡；物光平面反射鏡的反射光路上設(shè)有待檢ITO薄膜，參考光面平面反射鏡的反射光束與物光平面反射鏡的反射光束匯聚處設(shè)有匯聚分光棱鏡，光束經(jīng)匯聚分光棱鏡匯聚；并在CCD/CMOS圖像傳感器表面發(fā)生干涉，CCD/CMOS圖像傳感器與計算機(jī)連接，對所述CCD/CMOS圖像傳感器采集到的干涉圖像進(jìn)行去噪、解包裹相位、三維重建得到ITO薄膜電極圖案的三維輪廓信息，對電極圖案的缺陷進(jìn)行定量檢測與分析。

進(jìn)一步，所述數(shù)字全息光路上空間濾波器包括顯微物鏡和設(shè)在顯微物鏡上的針孔，空間濾波器的出射光路上設(shè)有一個準(zhǔn)直鏡頭。

進(jìn)一步，所述參考光面平面反射鏡和物光平面反射鏡與出射激光束成傾斜角度設(shè)置，傾斜角度為45°。

進(jìn)一步，所述匯聚分光棱鏡與參考光面平面反射鏡和物光平面反射鏡呈傾斜角度設(shè)置，光束經(jīng)匯聚分光棱鏡匯聚后以離軸光束在CCD/CMOS圖像傳感器表面發(fā)生干涉，以實現(xiàn)離軸數(shù)字全息光路對ITO薄膜電極圖案進(jìn)行檢測。

進(jìn)一步，所述匯聚分光棱鏡與參考光面平面反射鏡和物光平面反射鏡平行設(shè)置，光束經(jīng)匯聚分光棱鏡匯聚后以同軸光束在CCD/CMOS圖像傳感器表面發(fā)生干涉，以實現(xiàn)同軸數(shù)字全息光路對ITO薄膜電極圖案進(jìn)行檢測。

進(jìn)一步，所述數(shù)字全息光路采用馬赫-曾德(Mach-Zender)式干涉光路。

本實用新型關(guān)于ITO電極三維圖案檢測方法及光路，激光器發(fā)出激光束，經(jīng)過空間濾波器針孔濾除激光光束中心附近的高頻分量，使低頻分量光束通過，經(jīng)過擴(kuò)束器和準(zhǔn)直鏡頭后，水平入射到半透半反分光棱鏡，然后采用Mach-Zender型干涉光路，將待檢ITO薄膜放置于一路光中，兩路光經(jīng)過干涉后，使用CCD/CMOS圖像傳感器采集干涉圖樣，最后經(jīng)過計算機(jī)處理得到ITO電極三維圖案。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有方便簡單、可適用范圍大的特點，其測量速度快，檢測精度高。

本實用新型的有益效果是：

1、檢測光路可采用可見光及近紅外光進(jìn)行ITO薄膜電極圖案的檢測，簡單方便；

2、能夠解決直接照明光學(xué)檢測方法中成像圖像對比度不夠明顯的缺陷，可得到清晰的干涉圖像；

3、能夠解決成像后仍需采用圖像增強(qiáng)技術(shù)將缺陷明顯化的要求；

4、能夠完成ITO薄膜透明區(qū)域三維電極圖案的缺陷檢測，對三維缺陷進(jìn)行精確定位及分類，直觀性增強(qiáng)。

附圖說明

圖1是用于檢測ITO導(dǎo)電薄膜三維電極圖案的離軸全息光路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是用于檢測ITO導(dǎo)電薄膜三維電極圖案的同軸全息光路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、激光器；2、空間濾波器；3、準(zhǔn)直鏡頭；4、分光棱鏡；5、參考光平面反射鏡；6、物光平面反射鏡；7、待檢ITO薄膜；8、匯聚分光棱鏡；9、CCD/CMOS圖像傳感器；10、計算機(jī)。

具體實施方式

下面通過附圖及實施例對本實用新型做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，該ITO電極三維圖案檢測光路系統(tǒng)，包括一個數(shù)字全息光路和一個待檢ITO薄膜7，數(shù)字全息光路采用馬赫-曾德(Mach-Zender)式干涉光路。數(shù)字全息光路包含一激光器1，此激光器可發(fā)射可見光以及近紅外光譜范圍內(nèi)的任何光源，激光器1出射激光束面上設(shè)有一塊分光棱鏡4，在分光棱鏡4和激光器1之間設(shè)置有空間濾波器2；空間濾波器2包含一個顯微物鏡和一個針孔，顯微物鏡放大倍率40×，針孔直徑15μm；激光光源經(jīng)過空間濾波器后成為一束濾除高頻分量的細(xì)光束。空間濾波器2的出射光路上設(shè)有一個準(zhǔn)直鏡頭3，準(zhǔn)直鏡頭3直徑30mm，焦距400mm；經(jīng)準(zhǔn)直鏡頭3準(zhǔn)直后以平行光束入射至分光棱鏡4，分光棱鏡作用是將光路分為兩路，一路為參考光，一路為物光。參考光中不放置待測ITO薄膜7，參考光經(jīng)過傾斜角度為45°的平面反射鏡5進(jìn)入?yún)R聚分光棱鏡8；物光光路中放入待測ITO薄膜7，物光經(jīng)過平面反射鏡6后，透過待測ITO薄膜7，然后進(jìn)入?yún)R聚分光棱鏡8，匯聚分光棱鏡8作用是將參考光和物光匯聚在一起，從而發(fā)生干涉，在CCD/CMOS圖像傳感器9上形成干涉條紋圖像。匯聚分光棱鏡8相對于主光路偏轉(zhuǎn)一個很小的角度，一般小于5°，光束經(jīng)匯聚分光棱鏡8匯聚后以離軸光束在CCD/CMOS圖像傳感器9表面發(fā)生干涉，以實現(xiàn)離軸數(shù)字全息光路對ITO薄膜電極圖案進(jìn)行檢測。對形成的干涉圖像進(jìn)行去噪、頻譜轉(zhuǎn)換、解包裹相位及三維重建處理可得到ITO薄膜三維電極圖案。

如圖2所示，匯聚分光棱鏡8與參考光面平面反射鏡5和物光平面反射鏡6還可以平行設(shè)置，光束經(jīng)匯聚分光棱鏡8匯聚后以同軸光束在CCD/CMOS圖像傳感器9表面發(fā)生干涉，以實現(xiàn)同軸數(shù)字全息光路對ITO薄膜電極圖案進(jìn)行檢測。

本實用新型具體方案的實現(xiàn)步驟：

1)激光器1經(jīng)過空間濾波器2濾除激光器出射光的高頻成分，經(jīng)過準(zhǔn)直鏡頭3之后以平行光束入射至分光棱鏡4；

2)經(jīng)過分光棱鏡的平行光束分為參考光路和物光路，參考光束經(jīng)過參考光平面反射鏡5進(jìn)入?yún)R聚分光棱鏡8，物光束經(jīng)過物光平面反射鏡6之后透過待檢ITO薄膜7之后進(jìn)入?yún)R聚分光棱鏡8；

3)進(jìn)入?yún)R聚分光棱鏡8的兩路光束在CCD/CMOS圖像傳感器9表面形成干涉圖像；

4)采用數(shù)字全息處理技術(shù)對干涉圖像進(jìn)行去噪、頻譜變換、解包裹相位以及三維重建即可獲取ITO薄膜三維電極圖案。

采用本實用新型實現(xiàn)ITO薄膜電極三維圖案的檢測，具有記錄圖像速度快，可實現(xiàn)對動態(tài)變化過程的觀測；再現(xiàn)速度快，可實時再現(xiàn)全息圖；對待測物表面輪廓分布的高精度定量測量；且可方便地利用數(shù)字圖像技術(shù)在計算機(jī)中對全息圖和再現(xiàn)象進(jìn)行去噪、疊加等加工和處理，有利于提高測量精度。與以往檢測ITO薄膜電極圖案的方案相比，數(shù)字全息技術(shù)無需特定選擇某一個波長的激光器，在可見光和近紅外區(qū)域都可完成ITO薄膜的檢測；以往檢測方案得到的都是ITO薄膜電極圖案的二維圖像，而數(shù)字全息技術(shù)可得到二維和三維的圖像，對缺陷的觀察有更好的直觀性，其測量精度為幾十μm至幾百μm。

本實用新型用于檢測一個ITO薄膜上電極圖案H，實驗中在光路放入待測ITO薄膜，能夠采集到的全息圖。

經(jīng)Matlab數(shù)字處理后ITO薄膜電極圖案H的二維相位圖和三維相位圖得到清晰的H圖案，在Matlab軟件中可提取H圖案的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，在此僅僅給出了較佳的實施例，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。