[发明专利]一种用共焦显微镜系统测量手机面板厚度的方法与装置

说明书

本发明公开了一种用共焦显微镜系统测量手机面板厚度的方法与装置，属于光学检测领域。该方法是基于共焦显微成像原理的基础上，利用其轴向层析特性，并结合高精度位移平台使被测手机面板的上、下表面分别与显微物镜焦平面重合，然后通过探测器接收到被测手机面板上、下表面反射光信号；在探测器接收到两次光信号的时间间隔内，根据位移平台的位移量就可以计算被测手机面板的厚度。该方法的特点是：通用性强、分辨率高、测量范围匹配目前市面上手机面板材料的厚度范围(0.3mm‑0.5mm)，实现了非接触式、高精度测量手机面板的厚度。

技术领域

本发明属于先进光学制造与检测领域，特别涉及一种用共焦显微镜系统测量手机面板厚度的方法与装置。

背景技术

随着技术进步和工艺水平改善，手机面板的厚度也朝着愈来愈薄的趋势发展。在相同材质的条件下与普通厚度的手机面板材料相比较，其透光率更高、表面更平整、柔性更强、光学性能也更优秀。但是，伴随着高性能而来的，是手机面板在生产过程中对其厚度测量提出了更高的要求。由于超薄透明材料大多应用在高精密、高技术领域，所以对材料的质量要求很高。由于手机面板表面质量要求非常严格，需要避免任何细小划伤，因此传统的接触式测量方法已经无法适用于薄型手机面板厚度测量的新要求，所以能够满足以上条件和需求的手机面板厚度测量技术——非接触式测量的出现成为必然。

目前针对手机面板厚度的测量方式大多为接触式测量，这种测量方式对测量材料有一定损坏；同时测量范围小，位置不确定，测定困难；另外从测量的效率上看速度较慢、精度低，测量误差大。手机面板所用材料为透明材料，透明材料厚度测量的高端设备基本被西方发达国家垄断，国内生产商大多依赖进口。不可忽视的是，透明材料的产品质量和经济效益均直接受到其厚度测量技术水平的制约，所以，提高手机面板厚度的测量精度将有效地提升产品质量，具有显著的经济、社会效益；同时，对光电技术、光学制造以及其它应用领域的发展亦具有现实意义。因此，研制具有自主知识产权的非接触式手机面板厚度测量技术很有必要。

本发明利用共焦显微技术非接触测量的特点和特有的轴向响应特性，能够实现在测量过程对被测工件表面零作用力，完全符合手机面板透明材料对厚度测量的基本要求，适用于手机面板透明材料厚度的非接触式测量。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用共焦显微镜系统测量手机面板厚度的方法与装置。其原理是以共焦显微技术的轴向层析特性为基础，结合高精度位移平台实现对透明面板材料的轴向扫描。系统通过共焦显微镜和位移平台在透明面板材料的上、下表面分别聚焦，聚焦光斑的反射光线再通过共焦显微镜收集后聚焦于探测器，由探测器连接计算机处理得到两个光强极值，根据位移平台在两个光强极值出现的时间间隔内的位移变化量就能够求得材料厚度。

本发明采用的技术方案是：一种用共焦显微镜系统测量手机面板厚度的装置，所述装置包括：

激光器，用于发射激光光束；

扩束和准直透镜组，该扩束和准直透镜组包括扩束镜和准直镜，该扩束和准直透镜组用于激光光束整形和准直；

照明针孔，用于将扩束后的光聚焦到针孔形成点光源，同时可以达到滤波整形效果；

显微物镜组，该显微物镜组包括第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，该显微物镜是将照明光束聚焦到被测手机面板，经由被测手机面板表面反射，并由显微物镜组收集、再由聚焦透镜聚焦在探测针孔上；经过探测针孔的滤波作用，探测器只能接收物镜从焦平面上反射回来的光强信号，而其它位置被反射的离焦光信号将被针孔阻挡，探测器所无法接收；

被测手机面板，位于显微镜组的焦平面处；

分光镜，用于分光，一部分光通过分光镜进入显微镜组，另一部分将显微物镜收集到的手机面板表面的反射光从入射光路中分离出来，由聚焦透镜聚焦在探测器上；