看“透”工業(yè)，還得OCT！

OCT技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新應用探索

光學相干層析技術(shù)（Optical Coherence Tomography,OCT）是一種三維成像技術(shù)，可以在散射介質(zhì)中進行高分辨率成像，成像深度達毫米級，分辨率達到微米級，可以像CT一樣透視透明/半透明以及高散射產(chǎn)品的表面信息及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，類似“光學切片”的效果。該技術(shù)被大眾熟知是在眼科領(lǐng)域的應用，近年來也逐步被引入到工業(yè)領(lǐng)域。

OCT技術(shù)演進史

OCT發(fā)展至今，可大致分為兩代：第一代：時域OCT(Time Domain OCT,TD-OCT)；第二代：傅里葉域OCT(Fourier Domain OCT,FD-OCT)。TD-OCT直接測量干涉信號，但實際應用中因存在參考臂反射鏡的機械運動而難以實現(xiàn)高速成像。FD-OCT直接測量干涉光譜再輔以逆傅里葉變換得到干涉信號，在成像速度和成像靈敏度方面都高于TD-OCT。

第一代OCT技術(shù)：TD-OCT

來源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

FD-OCT根據(jù)其光譜的測量方式又分為掃頻OCT(Swept-Source OCT,SS-OCT)和譜域OCT(Spectral Domain OCT,SD-OCT)。其中，SS-OCT往往需要昂貴的高速波長可調(diào)諧光源，而SD-OCT則是使用常見的寬帶光譜、低光噪聲的超輻射發(fā)光二極管（Superluminescent Diode，SLD）作為光源，因此更適合工業(yè)應用。

第二代OCT技術(shù)：FD-OCT

來源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

當SD-OCT應用到工業(yè)領(lǐng)域，將會帶來哪些顛覆性改變？

OCT革新工業(yè)檢測

當前，國內(nèi)的自動光學檢測（Automated optical inspection, AOI）市場前景廣闊，尤其是對透明/半透明產(chǎn)品的檢測需求穩(wěn)步提升，檢測質(zhì)量要求也在不斷提高。然而這一領(lǐng)域卻面臨幾大挑戰(zhàn)：一是缺乏3D透視能力難以全面洞察內(nèi)部結(jié)構(gòu)；二是檢測精度有待提升，三是無法實時無損檢測。而被稱作“光學活檢”的OCT作為一種強有力的成像手段，具備解決上述行業(yè)痛點的全部特點，有望在AOI領(lǐng)域引領(lǐng)一場檢測革命！

昊量光電針對現(xiàn)OCT市場產(chǎn)品，開展了近紅外波段光學相干層析技術(shù)在工業(yè)缺陷檢測中的應用研究，推出一款SD-OCT成像產(chǎn)品，成功實現(xiàn)對透明/半透明以及高散射精密產(chǎn)品的3D無損檢測及實時數(shù)據(jù)分析，有效破解缺陷微小不易被發(fā)現(xiàn)、人工檢測二次損傷且缺乏有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計等問題。并進一步推出系列行業(yè)標機，成功應用于鏡頭模組以及光學薄膜、液晶屏等多層結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的檢測。

成像深度升級

針對高精度鏡頭模組的成像，傳統(tǒng)2D成像只能檢測鏡頭頂層反射面(R1面)的缺陷，OCT技術(shù)可實現(xiàn)對底層反射面(R2面)的檢測，并實現(xiàn)3D成像。然而，要做到對5mm厚的鏡頭模組R2面的缺陷檢測，成像深度至少要達到8.5mm以上（考慮到鏡頭玻璃1.7-1.8的折射率），目前市面上大多數(shù)OCT光譜儀都難以做到，但我們的OCT大深度版本將成像深度提升至11mm，目前已成功應用到某鏡頭廠商4-5mm厚的車載鏡頭R2面的檢測上。

成像方式升級

光學薄膜、液晶屏等具有多層平面結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，因其高反射率特性，采用傳統(tǒng)的AOI設備會出現(xiàn)過曝現(xiàn)象，導致對微小結(jié)構(gòu)透明材料的成像效果不佳。針對該問題，我們將該OCT的明場成像方式升級為暗場成像方式，檢測多層結(jié)構(gòu)樣品的表面和內(nèi)部缺陷，目前已成功應用到某薄膜廠商的膜傷檢測上！

暗場薄膜劃傷檢測

暗場成像結(jié)果

系統(tǒng)裝置升級

昊量目前推出了OCT標準機臺和模塊化裝置兩種類型。OCT標準機臺為整機式，機臺內(nèi)部整合了接收端、采集端和電腦主機；OCT模塊化裝置將采集端和接收端分別進行模塊化設計，體積小、靈活度高，不僅可以集成到行業(yè)標機中，還可單獨作為桌面式3D檢測設備使用。兩種裝置都適用于高校研究以及鏡頭、光學薄膜、液晶屏、晶圓等精密產(chǎn)品的流水線檢測，客戶可根據(jù)實際需要進行選擇。

搭載OCT模塊化裝置的光學鏡片外觀檢測設備

目前，光學鏡片外觀檢測設備可智能檢測鏡片兩光片及鍍膜、涂墨等產(chǎn)品，已成功部署于多家頭部光學鏡片制造企業(yè)。同時昊量也正持續(xù)開發(fā)基于新一代OCT技術(shù)的系列產(chǎn)品，成像范圍和成像速度將進一步得到大幅提升，并將逐步深入應用到更多工業(yè)成品檢測、制程缺陷檢測、材料不良檢測等場景中。