台湾九骅科技有限公司 (UMA) 开发的光学检测设备,采用雷尼绍RGH22系列高性能光栅系统,为智能型手机镜头提供精准、快速和可靠的质量检定。
智能手机近年十分流行,根据统计,2013年全球智能手机出货量已超过10亿台,预计2014年将达到12亿台。拍摄是智能手机的一个不可或缺的功能,人们已习惯把每天的生活点滴、所见所闻拍摄下来与亲朋好友分享,因此对照片的质量或是拍摄速度都有相当高的要求。镜头质量的好坏会直接影响到拍摄质量。因此各大智能手机厂商纷纷提升拍摄功能以吸引更多的消费者,市场上部分智能手机镜头的像素更高达2千万。台湾九骅科技有限公司 (UMA) 开发的光学检测设备,采用雷尼绍RGH22系列光栅系统为业界提供精准、快速和可靠的镜头检测方案。
工作原理
镜头检测设备用于检测镜头成像质量。工作原理是利用光路投影方式通过待测镜头把标准成像检测图 (Chart) 直接投影在影像传感器上,不同的镜头会投影出不同质量的成像,质量优异的镜头,成像会与标准检测图接近,相反就会出现差异。影像传感器获取分析影像后就能评估镜头是否达到标准。一般检测过程中,待测镜头被整齐排列在移动平台的托盘上,光路从底部把检测图通过镜头直接投影到顶部的影像传感器上。根据分辨率的不同,每个镜头需要检测9 - 21个点,甚至更多,平均2.5 - 5秒便可完成一个镜头的检测。平台以极高速度准确无误地来回移动,这全有赖于光栅提供的反馈信息。
UMA资深业务经理李欣治先生介绍雷尼绍光栅在设备上的应用时说:“移动平台是检测设备中的一个核心组件,对检测结果具有决定性的影响。移动平台以两组微步进电机搭配精密滚珠螺杆驱动,配合分辨率达0.1 μm的光栅,在闭合回路控制下,整体精度达1 - 2 µm。检测时平台移动把托盘上的待测镜头带到与光路和影像传感器中心成一直线的位置上。”
高精度、高重复性移动平台
李经理解释移动平台精度的重要性时说:“智能手机镜头尺寸微小,需要检测镜头上多个点,可接受的偏差其实非常小。当进行检测时,我们必需确保光路、待测镜头和影像传感器处于同一中心直线轴上,因为少许偏差都会把良好的镜头误判为劣品,从而影响良品率,低良品率就意味着生产成本的上涨。”
检测设备的重复性同样重要,直接影响成品良品率。检测过程中定立了一个基准(以百分率为单位),以判断镜头是否合格。百分率越高代表投影出来的检测图成像质量越好,镜头质量越高,达到这个基准的镜头会被判为良品,低于则被判为废品,检测误差率一般要求在MTF值3以内。
李经理说:“客户尤其看重设备检测结果的重复性,验收设备时会作严格测试。尽管正式投入生产后,每个星期都会检验一次,以确保设备在最理想的状态工作,但由于以往我们设备的移动平台只以步进马达驱动,重复性不太理想。安装雷尼绍光栅后,移动平台位置分辨率达到0.1 µm,大大提升了我们设备的竞争力。”
光栅安装在基体上,受温度影响会出现膨胀或收缩,从而影响移动平台的重复性。通过采用膨胀系数较低的基体如大理石或温度管理的方法的确能有效解决问题,但条件是光栅必须能完全依附在安装基体上,与基体以相同幅度胀缩,而由于光栅和基体材质有异,实现起来有一定难度。RGS-20钢带栅尺宽度为6 mm,厚度仅为0.1 mm(连同背胶总厚度也只有0.2 mm),其细小的横截面使光栅能完全依附在安装基体上,与基体同步胀缩,提供稳定的位置反馈信号,不会因温度差异而影响系统的重复性。
高速检测
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速度是业界评估设备性能的另一个重要因素,这也是UMA检测设备其中一个致胜的关键。李经理解释说:“为了方便取放,镜头放置在托盘上的圆孔中时必定会预留空间,而这空间会造成检测过程中镜头中心的偏差,影响最终结果。因此,如何通过软硬件的搭配,在最短时间完成精密定位成为重要课题;通过雷尼绍高精度光栅的快速位置响应,使得镜头对正一次到位,大大缩短检测时间。”
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