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設備有encoder還是有誤差?光學準確度應該這樣調

霖思的工程團隊在幫客戶進行技術支援時,常會發現一個很容易被忽略的小細節,那就是光學解析度調整的準確度。當我們和客戶解釋光學解析度調整的準確度的重要性時,不少客戶都會這樣回覆 : 「我們的設備有encoder,所以相機會使用正確的line rate取像,因此問題不是你說的這樣!」但這樣的回答,其實是明顯忽略了光學解析度的影響。

舉例來說,今天一個專案規格要求光學解析度5μm/pixel,機台載台馬達精度是1μm/pulse,所以每5個pulse會trigger相機取像一條。當今天平台有encoder時,當載台速度有變化時,相機的line rat確實也會跟著變化,讓取像模組還是取得正確的影像,但這個假設成立的大前提是:光學解析度是正確的。 

下圖是我們期望的狀況:光學解析度是精準的5μm/pixel,若平台每移動5μm距離,trigger相機取像一條。

但如果光學解析度不是精準的5μm/pixel,例如是5.2μm/pixel或是4.9μm/pixel,上圖大的藍色格子尺寸就會不正確,也就是每次取像都會有些微的誤差。如果你的樣品很大,取像的範圍很長,那累積的誤差就會很可觀!

那麼,該如何精準調整光學解析度?首先你一定需要一個有精確尺寸的待測物或是校正片。如果光機的光學解析度越高,對校正片要求就會越高,例如必須使用光罩。我們發現有不少客戶一開始就使用錯誤、或是尺寸不精準的待測物或是校正片來調機,結果當然就會導致解析度不準。

如果我們有正確的待測物或是校正片,就能藉由拍攝出來的影像pixel數量計算正確的光學解析度。例如下圖校正片的寬度是25mm,影像量測出的像素數量是有2488個pixel,則目前的光學解析度就是=(25x10000)/2488=10.048μm/pixel。 

以筆者之前任職於設備商的經驗,我們通常會要求設備的光學解析度調整要到小數點以下第三位,例如機台規格是10μm/pixel,則合格標準是10±0.005μm/pixel,也就是9.995~10.0055μm/pixel才是合格範圍。上圖中顯示光學解析度是10.048μm/pixel,表示還不夠精準,必須再調整。

同場加映小秘訣

該怎麼調整光學解析度?方式是靠伸縮鏡頭的套筒,鏡頭的套筒有一截可以伸縮:
■ 套筒伸長 => 鏡頭倍率增加 => 光學解析度變高
■ 套筒縮短 => 鏡頭倍率降低 => 光學解析度變低

光學解析度10.048μm/pixel表示解析度還不夠高,所以必須把套筒伸長增加鏡頭倍率,讓光學解析度達到我們設定的範圍,這樣就能完成光學解析度的調整囉。 

小訣竅 : 如果待測物或是校正片能涵蓋整個取像的FOV,計算出來的光學解析度會比只涵蓋局部FOV更精準。

還是不確定該怎麼調整您的設備光學解析度?或想瞭解更多秘訣?