透镜测试系统的制作方法_2

文档序号:9105429阅读:来源:国知局
括在测试期间,帮助把光射到透镜表面的辅助光学组件。
[0055]图25是按照本实用新型的实施例,在具有基准物的支承结构中的例证透镜的顶视图。
[0056]图26是按照本实用新型的实施例,利用测试系统处理捕获的图像数据时涉及的例证步骤的流程图,所述捕获的图像数据包括关于基准物的信息。
[0057]图27是按照本实用新型的实施例,示出如何把测试光施加到透镜的正面和背面,和示出如何利用照相机系统或者其它检测器收集前方反射、后方反射和透射光,以确定透镜是否包含缺陷的例证测试系统的示图。
[0058]图28是按照本实用新型的实施例,其中利用光纤结构形成测试图案发生器的例证测试系统的一部分的透视图。
[0059]图29是按照本实用新型的实施例,示出如何利用检测系统检测一大片透镜的示图。
[0060]图30是按照本实用新型的实施例,示出在透镜检测操作中,如何利用照相机系统捕获三种不同颜色的光的例证透镜的横截面侧视图。
【具体实施方式】
[0061]本申请要求2012年5月I日提出的临时专利申请N0.61/640,872,和2012年8月29日提出的非临时专利申请N0.13/597,704的优先权,这些申请在此整体引为参考。
[0062]图1中示出了可用于检测电子设备中的组件的那种光学检测系统。如图1中所示,光学检测系统10可包括照亮的测试图案源,比如照亮的测试图案源12。测试图案源12可包括诸如光源14之类的光源,诸如漫射器16之类的光漫射器,和诸如掩模18之类带图案的不透明掩模。光源14可以是灯、一个或多个发光二极管、或者其它光源。光源14可被配置成产生红外光、可见光或紫外光。
[0063]利用光漫射器16,可以漫射光源14产生的光。光漫射器16可由毛玻璃、半透明塑料、或者其它适当的光漫射器结构形成。
[0064]带图案的不透明掩模18可包括诸如不透明掩模基板22之类的不透明基板。在基板22中可以形成开口 20。光可通过由开口 22形成的图案。所述光可充当用于测试系统10中的被测结构比如被测结构24的照亮的测试图案。
[0065]被测结构24可包括光学结构或其它结构。例如,被测结构24可包括透镜,比如安装在支承结构24中的透镜28。支承结构24可以是在透镜28的测试中使用的测试固定装置,或者可以是作为其中将使用透镜28的组件的一部分的外壳或其它结构。必要时,透镜28可以具有例如小于5mm、小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、或者大于3mm的直径。透镜28可由模制塑料、玻璃或者其它透明材料形成。
[0066]透镜28可以是例如透过可见光(并且透过或阻挡红外光和/或紫外光)的可见光透镜,透过红外光同时透过或阻挡红外光和/或紫外(UV)光的红外(IR)光透镜,或者可以是透过UV光同时允许可见光和/或红外光透过,或者同时阻挡可见光和/或红外光的紫外光透镜。
[0067]如图1中所示,与光测试图案32 (例如,由透镜测试图案发生器,比如图1的透镜测试图案发生器12产生的光的透镜测试图案)相关的光可以从透镜28的暴露表面30反射,并且可利用照相机系统34检测。照相机系统34可包括诸如透镜36之类的透镜,和诸如传感器38之类的数字图像传感器。利用透镜36,照相机系统34可以查看透镜28的表面30,或者以其它方式捕获从利用系统10测试的结构的表面反射的光的图像。照相机系统34可以位于被测结构24的一侧,如图1中所示,或者可以位于被测结构24正上方,如用例示的照相机系统34’所示。
[0068]计算设备40可用于对来自照相机系统34的捕获图像进行数字图像分析,以确定透镜28或者其它被测结构是否包含缺陷。计算设备40可包括一个或多个计算机、连网计算机、计算机或计算机网络中的图像处理板、图像处理集成电路、和/或分析捕获的数字图像数据的其它设备。如果需要,那么也可人工进行图像检测操作(例如,通过允许用户在监视器上查看来自照相机系统34的捕获的图像,或者通过提供显微镜,通过所述显微镜,用户能够直接查看表面30)。
[0069]被测结构24可以是具有待检测表面的任何结构。例如,被测结构24可以是完全或部分装配的电子设备组件,比如包含红外光源的接近传感器,来自红外光源的红外光通过其照射外部物体的红外透镜,红外光探测器,和从外部物体反射的红外光通过的红外透镜。这种组件中的红外透镜可以具有诸如待检测表面30之类的表面。例如,与在可见光波长下相比,透镜可以在红外波长下表现出更大的透光率。这有助于确保进入透镜28的可见光将被形成透镜28的体材料吸收,而不是被反射回照相机系统34,从而减少来自被测结构24内部的可能干扰透镜28的表面30的检测的有害反射。在其中被测结构24包含具有其它光学性质的透镜的结构中,可以相应地选择光源14产生的光的波长。例如,在其中透镜28透射可见光的结构中,光源14可被配置成产生带外测试图案,比如紫外测试图案或红外测试图案。
[0070]如在图2的例证结构中所示,测试图案源12可具有环形结构。就这种安排来说,可在测试图案源12的中心形成诸如开口 42之类的开口。可以使测试图案源12指向下方。使照相机系统34对准在被测结构24之上的开口 42。来自环形测试图案源12的光32可照射透镜28的表面30,并在通过开口 42之后,可被照相机系统34成像。计算设备40可分析利用照相机系统34探测到的反射光(光32)。
[0071]图3中示出了系统10的另一种例证结构。图3是系统10的顶视图,示出如何使测试图案源12位于透镜28周围的有角度地分布的各个位置(即,不必使测试图案源12位于照相机系统34正对面)。如图3中所示,当照射透镜28时,可用于测试图案源12的例证位置包括位置12-1、12-2 (在照相机系统34正对面,并且在透镜28的X-Y平面上方沿着Z向垂直升高到纸面之外,使得光从透镜28的表面30反射,如图1中所示),和12-3。在诸如位置12-2,以及必要时位置12-1和12-3之类的位置中,可在Z向使测试图案源12稍微位于透镜28上方,以帮助确保光32将反射向照相机系统34,使得照相机系统34能够捕获在透镜28的表面30上的测试图案的图像。
[0072]利用测试图案源12的带图案掩模18产生的光的图案可以形成光斑或者其它照亮的测试元件的阵列,或者可以具有其它适当的图案。图4是以斑点的阵列为基础的例证测试图案的示图。如图4中所示,测试图案44可包括诸如圆形斑点50之类的测试元件,圆形斑点50被排列成矩形阵列(即,包含斑点50的行46和列48的阵列)。诸如斑点50之类的测试元件被照亮,而图案44的背景区域52黑暗。
[0073]在透镜28的测试中,测试图案源12可把图4的测试图案44的光射到透镜28的表面30上。在测试图案源12利用图4的测试图案44照亮透镜28的表面30时,照相机系统34可捕获从表面30反射的测试图案的图像,以便由计算设备40分析。
[0074]当图4的测试图案44从没有缺陷的透镜反射时,表面30的利用照相机34捕获的图像可表现为如图5的捕获图案54中所示。诸如圆斑50之类的各个测试元件显现清晰,并且均匀地分布在表面30内。可以分辨行58和列60,并且相邻行和相邻列之间的间隔平滑并且规则。
[0075]相反,来自有缺陷透镜的反射测试图案将包含伪像。例如,当图4的测试图案44从包含缺陷的透镜被反射时,照相机系统34可捕获诸如图6的图像之类的图像。在图6的捕获图案62中,原始测试图案的光斑被不均匀地反射,导致揭示缺陷的行间(列间)间隔比如间隔66,强度降低(或者消失)的斑点比如斑点68,抹去或者合并的斑点比如斑点64,和由透镜表面30的表面缺陷以其它方式扭曲的测试图案特征。在计算设备40的图像分析中,可以分析在测试图案的捕获图像中探测到的不规则性,以识别透镜缺陷的性质。例如,可以识别每种缺陷的类型,可以量化每种缺陷的严重性,可以识别每种缺陷的位置,可以量化缺陷的数目等等。
[0076]在图4的例证测试图案中使用的圆形斑点的矩形阵列仅仅是例证性的。通常,测试图案源12可以产生光的任何适当测试图案。图7示出其中测试图案44包括成矩形阵列的矩形(例如,正方形)斑点50的例子。图7和这里说明的其它例证测试图案的斑点50可以都具有相同的强度,或者具有不同的强度(例如,不同的已知强度)。
[0077]为了帮助识别局部缺陷,比如微小的凹坑或凸起,理想的是向测试图案中的每个测试元件提供另外的结构。例如,如图8中所示,测试图案44可包括具有十字形状的测试元件50。在检测操作中,可利用计算设备40分析每个反射的十字的形状。捕获图像中的形状良好并且定位正确的十字表示透镜表面30的正确形成的局部区域。捕获图像中的不正常形成的定位不正确的十字可用于识别各个表面缺陷的位置。
[0078]在图9的例子中,测试元件50具有平行线的形状。图10是具有水平线和垂直线的测试图案的例子。如图10中所示,图10的测试图案44可具有重叠并且垂直于水平线50H延伸从而形成网格线的垂直线50V。
[0079]在图11的例子中,测试图案44包括具有圆环形状的测试元件。如图11中所示,圆环50具有不同的直径,使得每个圆环可嵌套在下一个圆环内,从而形成一组同心圆环。必要时,可以使图11的测试图案44中的圆环50彼此横向偏移(S卩,圆环50不必同心,可以
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