怎麼為設備挑選無失真、暗角少的合適鏡頭？業界訣竅一次公開（下）
上一期的電子報我們已經說明了高品質鏡頭必備的其中幾個條件，本期將繼續跟各位介紹在確認鏡頭參數時還需要注意到的幾個重點。
重點回顧：高品質的鏡頭需要具備哪些條件？
1. 影像的亮度分布均勻
2. 精確的幾何呈現
3. 光譜透射率夠廣
4. 雜散光少
5. 高銳利度，高對比度
6. 無色散
為了理解鏡頭的表現，我們必須能夠解讀鏡頭廠商提供的參數資料。
常見的鏡頭參數
■ 雜散光(Stray Light) :
影像對比不佳或是出現光暈，通常都是雜散光造成，也就是有非預期的光進到光學系統中，在光學系統內反射、最後進到相機的感光元件上。一個合格的光學系統，雜散光的比例比須小於3%。
通常使用高亮度光源、或高感光相機的AOI設備最容易出現雜散光問題，常見原因有 :
1. 光機附近的機構使用了鋁原色、而非黑色的鋁擠型，或使用了沒有塗成黑色的金屬材料。
由於淺色金屬材料反射較佳，容易在機台內產生強反光，如果反光剛好在產品上就會被相機拍到，進而造成影像上出現奇怪的影子。
2. 機台內維護用燈光未關閉。
例如高感光的TDI相機能夠捕捉到機台內日光燈管的閃爍，因此會看到影像出現週期性條紋，這些條紋其實是來自於外在光源的閃爍頻率。
3. 鏡頭套筒內部沒有以黑色消光處理或黏貼黑色絨布，筒身內部仍然是光滑面。
4. 同軸光未設計遮光機構。
同軸光裡的分光鏡會讓一半光源用於成像，一半光源捨棄不用；捨棄不用的光必須設計遮光機構遮擋，不得直接讓其直接照射出去進入設備內部空間，以免干擾影像。
■ 高銳利度與高對比度(High Sharpness & High Contrast) :
一顆擁有高銳利度與高對比度的鏡頭可以再現被拍攝物的結構與細節。我們會拍攝不同寬度黑白線條組成的線對(Line Pair)，以確認一顆鏡頭的銳利度與對比表現。粗的線對還原狀況能夠幫助我們看出鏡頭的對比；細線對的還原狀況則可呈現鏡頭的銳利度。
根據成像的結果，我們可以得到對比轉換函數(Contrast Transfer Function)，或稱調製轉換函數(Modulation Transfer Function)，也就是我們常說的“MTF”。同一顆鏡頭在不同光圈下，MTF曲線會有不一樣的表現，因此光機設計的人員必須學會讀懂鏡頭的MTF曲線，才能知道光圈怎麼設定才能最符合某一台機台的需求。
以下圖為例，當光圈F5.6時中心影像最銳利，兩側影像的銳利度則會降低（線條下墜）。當縮小光圈時，中心影像的銳利度會下降，兩側的銳利度則會改善（線條變較水平）。
如果今天AOI設備只有一組光機，我們可以使用F5.6當作工作的光圈；如果今天AOI設備有多組光機時，我們就會考慮使用比F5.6小的光圈當作工作光圈，原因是如果使用F5.6光圈取像，當多光機的影像拼接起來後，整體影像的銳利度會如下圖所示：
上圖假設在三組光機的情境中，每組光機各拍1/3片的晶圓。光圈F5.6的影像是中間銳利、兩側不銳利，因此整體影像的銳利度會不平均，造成銳利位置的瑕疵檢出特別精準，而銳利度較差的位置瑕疵檢出率卻較低，導致拼接影像所檢出的瑕疵都集中在固定區域，進而影響最終檢測結果不正確。（註：另一個情境是在三組光機的光圈都不一樣時，也可能導致類似的結果)。若我們縮小鏡頭光圈，讓影像中心與兩側的銳利度表現接近，三組光機拼成的完整影像各區域的銳利度相差較少，演算法就較能夠呈現穩定的檢出結果。
LINX的工程師在幫客戶技術支援時，發現客戶常常因不清楚鏡頭光圈特性而設定錯誤，使鏡頭無法發揮應有的性能。希望這兩期關於鏡頭的小知識可以對大家有幫助！如果有關於鏡頭光圈的其他問題，也歡迎您隨時預約免費諮詢。