光学装置的测试的制作方法
【专利摘要】本公开内容描述用于测试光学装置的技术，该技术在一些实施方式中用模拟在将光学装置整合至最终产品或系统中时这些装置将被使用的环境的方式测试这些光学装置。例如，一方面包含用模拟在将该光学装置并入该最终产品或系统中时的环境的至少一些方面的方式提供定位于该装置附近的透明片。例如，能在生产这些光学装置时或在将这些光学装置整合至最终产品或系统中之前的某一其他时间进行该测试。
【专利说明】光学装置的测试
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及光学装置的自动测试。
【背景技术】
[0002]各种类型的光学装置被并入至范围广泛的消费及工业产品及系统中。一种这样的装置为光学接近传感器(proximity sensor)，该光学接近传感器能被整合(例如)至移动手持式电话中。能使用接近传感器感测电话是否被保持接近使用者的耳朵(例如，在打电话期间)且使电话的显示器关闭以便减小电力消耗或防止非故意地启动屏幕上的图标。若将电话移动远离使用者的耳朵，则接近传感器能检测该情境且使显示器开启且容许启动图标。
[0003]此类光学装置的测试对确保这些光学装置正常地运行及满足任何所需规格是重要的。一般而言，在这些光学装置被整合至最终产品中之后测试这些光学装置可能是有利的，以便容许在将使用这些装置的环境中测试这些装置。但是另一方面，这样做可能增加总成本且导致对移除没有以令人满意的方式满足测试的装置的需要。
【发明内容】
[0004]本公开内容描述用于测试光学装置的技术，该技术在一些实施方式中用模拟在将光学装置整合至最终产品或系统中时这些装置将被使用的环境的方式测试这些光学装置。例如，一方面包含用模拟在将该光学装置并入最终产品或系统中时的环境的至少一些方面的方式提供定位于该光学装置附近的透明片。例如，能在生产这些光学装置时或在将这些光学装置整合至最终产品或系统中之前的某一其他时间进行该测试。在一些实施方式中，测试单元的透明片及其他特征被设计以使得测试环境模仿该光学装置被整合至电话中的情境的各方面(例如，该光学装置位于电话的腔内的地方，该腔由保护该装置免遭污物、灰尘、湿气及类似物所害的透明盖覆盖)。
[0005]能(例如)结合包含光电模块、传感器(举例而言，诸如背景光传感器、接近传感器)、阵列相机、计算相机及其他多通道光学装置及设备的各种类型的光学装置一起使用此处描述的技术。这些光学装置可为(例如)微光学装置或模块且能包含至少一个有源光学部件和/或至少一个无源光学部件。这些装置及模块亦可属于其他类型。结合为电话或类似物设计的光学接近传感器的测试，这些技术能尤其有用。
[0006]本公开内容亦描述一种用于实施所揭示的技术的测试单元。
[0007]在一方面中，例如本公开内容描述一种测试光学装置的自动方法。该方法能包含将该光学装置放置在透明片上或放置成靠近透明片，使该光学装置发射光透过该透明片；在该光学装置发射光之后，分析该光学装置的响应；及在处理单元中至少部分基于分析该光学装置的响应而确定该光学装置是否通过测试。
[0008]另一方面描述一种测试在透明片上或靠近透明片的光学装置的自动方法。该方法能包含:使该光学装置发射光，该光透过该透明片而传输至具有后壁(该后壁具有第一反射率)的区域中；及分析该光学装置的第一响应。该方法亦包含使第二表面移动至该区域中以使得该第二表面与该光学装置的光学轴相交，其中该第二表面具有与该后壁不同的反射率。随后，使该光学装置发射光，该光透过该透明片而传输至该区域中，且分析该光学装置的第二响应。该方法进一步包含使用处理系统至少部分基于分析该光学装置的响应而确定该光学装置是否通过测试。
[0009]根据又一方面，描述一种用于测试光学装置的测试单元。该测试单元能包含用以保持该光学装置的装置保持器、邻近于该装置保持器的测试电子模块及邻近于该装置保持器的透明盖。该测试电子模块包含用于连接至该光学装置的电接触件的电接触件且该测试电子模块包含用于测量该光学装置的响应的电子器件。该测试单元进一步包含位于该透明盖的与该装置保持器的一侧相对的一侧上且具有第一反射率的壁。可移动间隔件能滑入或能滑出该区域且具有不同于该壁的反射率。处理单元被配置以:产生使该光学装置发射光(该光透过该透明片朝向该壁传输)的控制信号；分析该光学装置的第一响应；产生使该可移动间隔件在该壁与该透明盖之间移动的控制信号；产生使该光学装置发射光(该光透过该透明盖朝向该可移动间隔件传输)的控制信号；分析该光学装置的第二响应；及至少部分基于分析该光学装置的这些响应而确定该光学装置是否通过测试。
[0010]在一些实施方式中，壁由黑色参考卡组成且间隔件由灰色参考卡组成，两者都能具有明确的反射比特性。黑色参考卡能用于例如，测量在光学装置中的发光元件与光检测元件之间的泄漏及校准该测量。灰色参考卡能用于例如，测量该光学装置对具有明确的反射比特性的表面的光学响应。
[0011]从下文详细描述、所附附图及权利要求书将容易明白其他方面、特征及优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是测试光学装置的方法的流程图。
[0013]图2是示出间隔件在第一位置中的光学装置测试单元的简图。
[0014]图3是示出该间隔件在第二位置中的该光学装置测试单元的简图。
[0015]图4是测试光学装置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一些实施方式包含测试光学装置的自动方法。该方法能包含将一个或更多个装置放置于装置保持器中以根据特定规格在指定条件下测试每个装置的功能性(方块20)。例如，能使用自动取置(pick-and-place)机器以将这些装置放置于该装置保持器中。该方法能包含将这些装置每次一个地移动至透明片上或邻近于透明片以便模拟在将该装置并入至最终产品或系统中时的环境的特定特征(方块22)。当该装置在该透明片上或邻近于该透明片时，进行一个或更多个测试(方块24)。这些测试能包含(例如)引导来自该光学装置的透过该透明片的光学信号，和/或检测在该光学装置中的透过该透明片传递回的光学信号。接着，能分析测试结果，且能基于个别装置的完整性提供通过/失败指示(方块26)。
[0017]在图2中示出测试单元30的示例。测试单元30包含在一些实施方式中能保持多个光学装置的装置保持器34。例如，在所示出的实施方式中，装置保持器34能保持多达十六个光学装置。在其他实施方式中，装置保持器34可能够保持更大或更小数目的光学装置。使用保持器34来将该装置保持在精确位置中能有利于确保为测试提供良好的电接触件。此外，由于能同时测试多个装置，故此处描述的技术可有利于快速测试这些装置。
[0018]如图2所示，光学装置36能被定位于装置保持器34中。光学装置36能包含(例如)一个或更多个有源和/或无源光学部件。有源光学部件的示例包含光感测部件或发光部件，该有源光学部件为比如光电二极管(photodiode)、影像传感器、LED、0LED、激光芯片、包含例如发光二极管的光学传输器小晶片(该发光二极管发射(例如)红外光或近红外光)或包含例如光电二极管的光学接收器小晶片(该光电二极管用于检测(例如)红外光或近红外光)。无源光学部件的示例包含通过折射和/或衍射和/或反射重定向光的光学部件，该光学部件比如为透镜、棱镜、镜或光学系统(例如，可包含诸如孔径光阑、影像屏幕或保持器之类的机械元件的无源光学部件的集合)。可将各种光学部件安装在基板上或基板之上。
[0019]在所示出的示例中，光学装置36为接近传感器，包含安装在共同基板上且通过不透明间隔件彼此分开的发光部件及光感测部件两者。将透镜及其他光学器件对准于发光部件及光感测部件的每个部件上方以帮助将光聚焦至光学装置36及聚焦来自光学装置36的光。在使用期间，能通过光学装置外部的表面反射来自光学装置36的由发光部件发射的光，且能通过光感测部件检测反射光的一部分。在将接近传感器安装在(例如)移动电话中时，能以已知方式使用反射光的量检测移动电话贴近使用者的耳朵或面部以使得在未使用电话的显示器时能自动地调暗或撤销启动电话的显示器，因此延长电话的电池寿命且防止非故意地启动所显示的图标。光学装置36亦能包含基板底侧上的外部电接触件(该外部电接触件比如为焊料球(solder ball)或SMT接触件)，这些外部电接触件为至及来自发光部件及光感测部件的信号提供电路径。
[0020]当将光学装置36定位于装置保持器34中时，光学装置的外部电接触件(例如，SMT衬垫或焊料球)应接触测试电子模块38，该测试电子模块38包含用于连接至光学装置36的外部电接触件的电接触件。因此，将光学装置以高精确度定位于装置保持器34中是重要的。在一些实施方式中，光学装置会需要以几百微米(例如，ΙΟΟμπι至300μπι)内的精确度放置于装置保持器34中。
[0021]测试电子模块38亦能包含(例如)信号放大器或其他电子器件以在由光学装置发射的光通过不同表面反射回至光学装置中时测量光学装置36的响应(例如，光学串扰)。例如，测试电子模块38能提供使光学装置36中的发光部件发射光的信号，且能从光学装置36接收指示由光感测部件检测的光量的信号。能将测试电子模块38耦接至处理单元42 (该处理单元42比如为个人计算机或笔记本电脑)，该处理单元42将控制信号提供给测试电子模块且接收指示由测试电子模块作出的测量的输出信号。
[0022]测试单元30还包含布置于装置保持器34顶部之上的透明片40。透明片40能由(例如)任何合适的透明材料(例如，玻璃、聚合物或其他结晶透明材料)组成。透明片40的材料及厚度能被选择成类似于形成该装置所要并入的最终产品(例如，移动电话)的外壳的部分的透明盖的材料及尺寸。当将光学装置36放置于装置保持器34中且定位于测试电子模块38之上时，该光学装置的顶部将接触或邻近于透明片40的一侧。空间44在透明片40的另一侧上与光学装置36直接相对。空间44的内部后壁46 (即，面对透明片40的壁)能由具有明确的反射比及吸收特性的黑色材料组成或覆盖。后壁46最好应吸收照射至后壁46上的实质上全部光且应反射很少的(若存在)光。在一些实施方式中，能使用市售黑色参考卡(比如在数字摄影中使用的类型)以覆盖内部壁46。这样的黑色参考卡的示例(例如)可从Opteka?购得。能使用在后壁46处的黑色参考卡来测量光学装置36中的在发光元件与光检测元件之间的泄漏且校准该测量。空间44的内部侧壁45 (即，实质上垂直于透明片40的壁)亦能由吸收来自光学装置36中的发光部件的实质上全部辐射的材料组成或覆盖。然而，侧壁45无需如后壁46 —样具有明确的反射比及吸收特性。例如，侧壁45能由黑色玻璃环氧树脂(epoxy)片(例如,FR4型材料)或黑色聚甲醒(polyoxymethylene)制成。
[0023]邻近空间44具有水平开口 48，在开口 48中储存着可移动的(例如，可滑动的)间隔件50。间隔件50能响应来自测试单元30中的控制器32的控制信号而被移动，该控制器32继而从处理单元42接收控制信号。特定而言，如图3所示，能将间隔件50从开口 48水平移动至空间44中。间隔件50的宽度能为(例如)与空间44的宽度大约相同以使得在将间隔件移动至空间44中时，间隔件实质上从开口 48延伸至相对内部壁46 (参见图3)。随后能将间隔件50移动回至开口 48中。在一些实施方式中，能将市售灰色参考卡(比如在数字摄影中使用的类型)用作为间隔件50。这样的灰色参考卡的示例可从美国Mennon公司购得且不管光照的波长、颜色或强度，这样的灰色参考卡都能提供实质上均匀的光谱反射比。能使用灰色参考卡测量模块对具有明确的反射比特性的表面的光学响应。
[0024]通过控制间隔件50的位置，能在光学装置36的测试期间使用不同表面。因此，能在将间隔件50储存于开口 48中时进行光学装置36的一些测试，使得在朝向空间44的实质上非反射的内部壁46发射光时测试光学装置，而能在间隔件50位于空间44内时进行其他测试，因此为测试提供部分反射表面。
[0025]间隔件50的定位(S卩，在开口 48内或空间44内)应与将由测试电子模块38进行的测量协调。此协调能通过将控制信号提供给控制器32及测试电子模块38的处理单元42来完成。在一些实施方式中，处理单元42为以下操作提供控制信号。在第一操作中，在间隔件50处于回缩位置(参见图2)的情况下，当发射光至空间44中时，处理单元42使测试电子模块38测量光学装置36的响应(图4，方块100)。在从测试电子模块38接收测试结果之后(方块102)，处理单元42使间隔件50移动至空间44内的位置(参见图3及图4，方块104)。接着，在发射光至空间44中时，处理单元44使测试电子模块38测量光学装置36的响应(方块106)。在从测试电子模块38接收测试结果之后(方块108)，处理单元42使间隔件50移动回至间隔件50的回缩位置(方块110)。接着，能为下一个光学装置重复该过程。
[0026]能至少部分基于前述测试的结果对光学装置分类。能将未通过测试或未满足指定使用者限定的要求的光学装置与满足测试的装置分开。(例如)在光学装置的生产期间进行这样的测试且在将这些装置放置于最后的最终产品或系统中之前对这些装置进行分类能帮助避免将有缺陷的装置放置于最后的最终产品或系统中。这样能帮助减少原本将可能需要的与修理最终产品或系统相关联的成本。
[0027]在一些实施方式中，能将前述技术与(例如)使用光学机器视觉的光学装置36的视觉检验结合。例如，能在使用测试单元30进行上述测试之前使用自动光学检验以检验装置是否有刮痕及缺陷。
[0028]尽管图2中的测试单元30仅显示一个可移动间隔件50，然而其他实施方式能包含多个可移动间隔件，这些间隔件的每个间隔件都具有不同于其他间隔件的光学特性且都能独立于其他间隔件移动。例如，处理单元42能使控制器32将这些间隔件的每个间隔件都顺序地移进或移出所测试的光学装置的(若干)光学路径，以便模拟各种条件(例如，不同反射表面)。能使用这些不同间隔件获得且分析指示装置的响应(例如，光学串扰)的测试结果，且能基于测试结果确定关于特定光学装置是否可接受的决定。
[0029]尽管图2及图3示出光学装置36的示例的特定细节，然而能使用所描述的技术测试其他类型的光学装置。此类其他光学装置可在一个或更多个方面不同于所示出的光学装置36的特征。
[0030]其他实施方式在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种测试光学装置的自动方法，所述方法包括: 将所述光学装置放置在透明片上或放置成靠近透明片； 使所述光学装置发射光透过所述透明片； 在所述光学装置发射所述光之后在处理单元中分析所述光学装置的响应；及在所述处理单元中至少部分基于分析所述光学装置的所述响应而确定所述光学装置是否通过测试。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述光学装置是否通过测试包含:确定所述光学装置是否满足特定一个或多个规格，以指示所述光学装置在被整合至最终产品或系统中时是否将满意地进行。
3.如前面的权利要求的任一项权利要求所述的方法，所述方法包含:在第一表面与所述光学装置的光学轴相交时分析由所述光学装置检测的第一光量；及在第二表面与所述光学装置的所述光学轴相交时分析由所述光学装置检测的第二光量， 其中所述第一表面及所述第二表面具有彼此不同的反射率且位于与所述光学装置的一侧相对的所述透明片的一侧上。
4.如权利要求3所述的方法，所述方法包含将所述第一表面或所述第二表面从其未与所述光学装置的所述光学轴相交的位置移动至其与所述光学装置的所述光学轴相交的位置。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述第一表面吸收照射于其上的实质上全部光，且其中所述第二表面是至少部分反射性的。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述第一表面由黑色参考卡组成。
7.如权利要求3所述的方法，其中所述第二表面由灰色参考卡组成。
8.如权利要求3所述的方法，所述方法包含:使用所述第一表面以测量在所述光学装置中的发光元件与光检测元件之间的泄漏；及使用所述第二表面以测量所述光学装置对具有明确的反射比特性的表面的光学响应。
9.如前面的权利要求的任何一项权利要求所述的方法，所述方法包含在所述第一表面与所述光学装置的光学轴相交时或在所述第二表面与所述光学装置的所述光学轴相交时检测所述光学装置中的光学串扰量。
10.如权利要求3所述的方法，所述方法包含在定位所述第一表面或所述第二表面的情况下使用处理单元来协调由耦接至所述光学装置的测试电子模块所要进行的测量的时序。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述第二表面处于第一位置中的情况下，在朝向所述第一表面发射光时，所述处理单元使所述测试电子模块测量所述光学装置的响应。
12.如权利要求11所述的方法，其中在所述处理单元从所述测试电子模块接收测试结果之后，所述处理单元使所述第二表面移动至一个位置以使得所述第二表面与所述光学装置的所述光学轴相交，且其中在朝向所述第二表面发射光时，所述处理单元接着使所述测试电子模块测量所述光学装置的响应。
13.—种测试在透明片上或靠近透明片的光学装置的自动方法，所述方法包括: 使所述光学装置发射光，该光透过所述透明片传输至具有后壁的区域中，所述后壁具有第一反射率，且分析所述光学装置的第一响应； 使第二表面移动至所述区域中使得所述第二表面与所述光学装置的光学轴相交，其中所述第二表面具有不同于所述后壁的反射率； 随后使所述光学装置发射光，该光透过所述透明片传输至所述区域中，且分析所述光学装置的第二响应 '及 至少部分基于分析所述光学装置的这些响应而使用处理系统确定所述光学装置是否通过测试。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述透明片模拟将整合有所述光学装置的最终产品或系统的盖。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述光学装置为接近传感器，且其中所述透明盖具有模拟将整合有所述光学装置的移动电话的透明盖的光学特征的光学特征。
16.一种用于测试光学装置的测试单元，所述测试单元包括: 装置保持器，所述装置保持器用来保持所述光学装置； 测试电子模块，所述测试电子模块邻近于所述装置保持器，所述测试电子模块包含用于连接至所述光学装置的电接触件的电接触件且所述测试电子模块包含用来测量所述光学装置的响应的电子器件； 透明盖，所述透明 盖邻近于所述装置保持器； 壁，所述壁位于所述透明盖的与所述装置保持器的一侧相对的一侧上，所述壁具有第一反射率； 可移动间隔件，所述间隔件能滑入或能滑出区域，其中所述间隔件具有不同于所述壁的反射率；及 处理单元，所述处理单元被配置以: 产生使所述光学装置发射透过所述透明盖朝向所述壁传输的光的控制信号； 分析所述光学装置的第一响应； 产生使所述可移动间隔件在所述壁与所述透明盖之间移动的控制信号； 产生使所述光学装置发射透过所述透明盖朝向所述可移动间隔件传输的光的控制信号; 分析所述光学装置的第二响应；及 至少部分基于分析所述光学装置的这些响应而确定所述光学装置是否通过测试。
17.如权利要求16所述的测试单元，其中所述壁实质上垂直于所述透明盖且由吸收照射于所述壁上的来自所述光学装置的实质上全部光的材料组成。
18.如权利要求16或17中任一项权利要求所述的测试单元，其中所述间隔件是至少部分反射性的。
19.如权利要求16、17或18中任一项权利要求所述的测试单元，其中所述壁由黑色参考卡组成。
20.如权利要求16、17、18或19中任一项权利要求所述的测试单元，其中所述间隔件由灰色参考卡组成。
21.如权利要求16至20中任一项权利要求所述的测试单元，其中所述透明盖由玻璃组成。
22.如权利要求16至20中任一项权利要求所述的测试单元，其中所述透明盖由聚合物材料组成。
23.如权利要求16至22中任一项权利要求所述的测试单元，所述测试单元包含多个可移动间隔件，所述多个可移动间隔件的每个可移动间隔件独立于其他间隔件能滑入和能滑出所述区域，且其中所述多个间隔件具有彼此不同的反射率。
24.如权利要求16所述的测试单元，其中所述壁由黑色参考卡组成且所述间隔件由灰色参考卡组成，其中所述处理单元被配置以提供控制信号使得使用所述黑色参考卡测量在所述光学装置中的发光元件与光检测元件之间的泄漏，且使用所述灰色参考卡测量所述光学装置对具有明确的 反射比特性的表面的光学响应。
【文档编号】G01D18/00GK103842790SQ201380001506
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】哈特穆特·拉德曼, 马蒂亚斯·葛鲁尔 申请人:赫普塔冈微光有限公司