消費(fèi)者在選擇電子產(chǎn)品時(shí)，更注重清晰逼真的畫質(zhì)顯示器的質(zhì)量是消費(fèi)者在購(gòu)買電視、電腦、平板電腦和智能手機(jī)時(shí)的重要考量因素。為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，營(yíng)銷這些產(chǎn)品的公司需提供各種尺寸的尖端顯示器，同時(shí)制造商還需要高精度的檢測(cè)工具來(lái)滿足極度嚴(yán)格的公差要求。
每個(gè)像素都很重要
智能手機(jī)和大型電視的屏幕尺寸和參數(shù)差異很大，消費(fèi)者對(duì)其畫質(zhì)和美觀度要求也越來(lái)越高。智能手機(jī)屏幕的分辨率通常為1920 x 1080至2560 x 1440像素，密度高達(dá)500 ppi。其中，每個(gè)微小像素都需要進(jìn)行高分辨率的在線檢測(cè)和亞微米分辨率的離線檢測(cè)。同樣的，像素高達(dá)3840 x 2160的大型4K UHD電視屏幕也需要進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)，即使是最微小的缺陷，如表面微粒或凹痕等，也必須進(jìn)行檢測(cè)。
Excelitas可提供多種機(jī)器視覺(jué)鏡頭，以滿足平板生產(chǎn)中的各種需求：從適用于大型傳感器的中分辨率任務(wù)的高性價(jià)比LINOS Rodagon鏡頭，到支持最先進(jìn)的線掃描傳感器及低至1.5μm的物體分辨率的新型LINOS d¤fine HR鏡頭。Excelitas的mag.x? system 125及其OPTEM?Fusion系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)亞微米檢測(cè)和高倍率測(cè)量，通常用于平板檢查。
檢查每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)
在整個(gè)制造過(guò)程中，每進(jìn)行到下一個(gè)生產(chǎn)步驟之前都需要檢查組件是否有缺陷，而且每個(gè)階段使用的檢查方法有所不同。例如，面板通常使用線掃描相機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，這種方法可以提供更高的大面積檢測(cè)能力。有時(shí)會(huì)采用兩步檢查策略，在第一道工序中檢測(cè)出缺陷，并在第二道工序中使用專門的“復(fù)查相機(jī)”來(lái)確定缺陷的性質(zhì)。這種復(fù)核相機(jī)通常使用Optem Fusion產(chǎn)品組合中的鏡頭——一種靈活的顯微鏡系統(tǒng)，可提供小視場(chǎng)的高分辨率。在2019年，Excelitas還推出了Optem Fusion系統(tǒng)的短波紅外型號(hào)(SWIR)版本，即使在應(yīng)用硅結(jié)構(gòu)的情況下也能進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)楣柙?100nm以上會(huì)變透明。
最終的屏幕測(cè)試通常使用區(qū)域掃描相機(jī)來(lái)完成，它具有像素高達(dá)億的超大傳感器，可檢測(cè)到任意類型顯示技術(shù)中數(shù)百萬(wàn)像素的每個(gè)像素的瑕疵。這種極高分辨率必不可少，因?yàn)樗芡ㄟ^(guò)多個(gè)有效攝像機(jī)像素捕捉每個(gè)顯示像素，并獲得非常可靠的檢測(cè)結(jié)果。Excelitas可提供多種鏡頭，以支持這類大型像素。所有這些鏡頭都屬于LINOS inspec.x L系列，可支持不同尺寸的傳感器和不同的顯示器類型。
確保光學(xué)質(zhì)量
為了盡可能實(shí)現(xiàn)最快的檢查量，將檢測(cè)攝像頭與先進(jìn)的鏡頭相配合，能提供充足的放大倍數(shù)和分辨率來(lái)進(jìn)行有效檢測(cè)，同時(shí)還能提供足夠的視野。OLED顯示器，尤其是AMOLED(有源矩陣OLED)顯示器需通過(guò)非常精細(xì)的結(jié)構(gòu)來(lái)控制每個(gè)像素。
對(duì)于在線和離線檢測(cè)，要達(dá)到可接受的觸控時(shí)間，目標(biāo)分辨率需要在幾微米范圍內(nèi)。全新的LINOS HR 2.4/128mm現(xiàn)在將目標(biāo)分辨率的閾值降至1.5μm，并支持成像圈高達(dá)82mm的線掃描相機(jī)，和最新的16k/5μm CMOS相機(jī)一樣，它可提供200 kHz以上的超高線率。 HR鏡頭經(jīng)設(shè)計(jì)可與分束棱鏡，實(shí)現(xiàn)同軸明場(chǎng)照明，而不會(huì)犧牲成像性能。
mag.x system 125是Excelitas旗下Qioptiq團(tuán)隊(duì)為滿足更高分辨率的應(yīng)用需求而開發(fā)，它融合了機(jī)器視覺(jué)和顯微鏡技術(shù)。這套檢測(cè)系統(tǒng)可通過(guò)大視場(chǎng)實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)分辨率，它采用了長(zhǎng)達(dá)57毫米的現(xiàn)代線掃描傳感器，同時(shí)集成了最先進(jìn)的同軸照明和自動(dòng)對(duì)焦技術(shù)。
在檢測(cè)最終的顯示器時(shí)，紅、綠、藍(lán)三色像素必須分別進(jìn)行相同精度的檢測(cè)。對(duì)于光學(xué)元件而言，必須進(jìn)行高度的色彩校正，以避免測(cè)量誤差。明顯的縱向色彩不規(guī)則性會(huì)使圖像模糊，因?yàn)樗鼘?dǎo)致一種顏色的焦點(diǎn)偏移，而另兩種顏色的圖像卻保持在焦點(diǎn)上。要改善色彩校正效果，需要正確選擇光學(xué)玻璃材料，并結(jié)合專業(yè)的光學(xué)設(shè)計(jì)。所有的Qioptiq機(jī)器視覺(jué)鏡頭都能提供出色的色彩校正，能在不對(duì)任何顏色進(jìn)行重新聚焦的情況下對(duì)顯示器進(jìn)行測(cè)試。
節(jié)省時(shí)間和成本
現(xiàn)代化高分辨率攝像機(jī)與針對(duì)各個(gè)屏幕尺寸設(shè)計(jì)的機(jī)器視覺(jué)鏡頭配合使用，只需在一次拍攝中完成任意尺寸顯示器的最終測(cè)試。 這加快了檢測(cè)通量，有助于降低設(shè)備成本。機(jī)器視覺(jué)鏡頭必須從圖像中心到其外部邊緣提供相等的對(duì)比度，這樣鏡頭才可以與大型高分辨率相機(jī)配合使用。每個(gè)鏡片需要精確地制造以達(dá)到非常嚴(yán)格的公差，同時(shí)還需密切關(guān)注鏡片安裝在鏡筒內(nèi)情況。
制造商需要靈活的制造和檢測(cè)解決方案，以便生產(chǎn)各種屏幕尺寸的顯示器。當(dāng)使用可支持大的放大倍率范圍的鏡頭時(shí)，可以在不影響產(chǎn)品性能的情況下實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
Qioptiq利用其專利技術(shù)生產(chǎn)出業(yè)界性能最高的大畫幅鏡頭，它們常用于高分辨率相機(jī)來(lái)進(jìn)行最終的顯示器測(cè)試。例如，新的 inspec.x L 5.6/120mm浮動(dòng)鏡頭的放大倍率范圍為至0.5，支持傳感器對(duì)角線高達(dá)82mm。該鏡頭專為檢測(cè)各種尺寸的顯示器而設(shè)計(jì)，并提供自動(dòng)放大和光圈設(shè)置的齒輪環(huán)。
在許多情況下，現(xiàn)成的解決方案無(wú)法滿足檢測(cè)機(jī)器制造商的需求，例如需要特殊涂層，或在狹小空間內(nèi)將攝像頭與光學(xué)元件及照明系統(tǒng)集成在一起。在這種情況下，應(yīng)考慮定制化解決方案，包括從現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品到完全定制的交鑰匙的子模塊。Excelitas在照明、光學(xué)、攝像機(jī)和應(yīng)用領(lǐng)域擁有專業(yè)技術(shù)，并在開發(fā)此類解決方案方面擁有良好的業(yè)績(jī)記錄。Excelitas在所有所需領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)的獨(dú)特組合，將檢測(cè)解決方案提升到一個(gè)全新高度，因?yàn)樗粌H僅是將照明、鏡頭和攝像機(jī)結(jié)合在一起，而是開發(fā)出整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)到理想的性能，并滿足特定的應(yīng)用需求。
關(guān)于作者
Thomas Schaeffler是位于德國(guó)慕尼黑的Excelitas Technologies公司工業(yè)光學(xué)和系統(tǒng)部門的高級(jí)總監(jiān)，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)全球機(jī)器視覺(jué)業(yè)務(wù)和技術(shù)研發(fā)，以滿足前沿檢測(cè)和機(jī)器視覺(jué)客戶的需求。作為一名在光學(xué)行業(yè)工作了18年的資深人士，他擁有德國(guó)拉文斯堡-魏加頓應(yīng)用技術(shù)大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)博士(FH)學(xué)位。
