光學裝置的測試的制作方法
【專利摘要】本公開內容描述用于測試光學裝置的技術，該技術在一些實施方式中用模擬在將光學裝置整合至最終產品或系統中時這些裝置將被使用的環境的方式測試這些光學裝置。例如，一方面包含用模擬在將該光學裝置并入該最終產品或系統中時的環境的至少一些方面的方式提供定位于該裝置附近的透明片。例如，能在生產這些光學裝置時或在將這些光學裝置整合至最終產品或系統中之前的某一其他時間進行該測試。
【專利說明】光學裝置的測試
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及光學裝置的自動測試。
【背景技術】
[0002]各種類型的光學裝置被并入至范圍廣泛的消費及工業產品及系統中。一種這樣的裝置為光學接近傳感器(proximity sensor)，該光學接近傳感器能被整合(例如)至移動手持式電話中。能使用接近傳感器感測電話是否被保持接近使用者的耳朵(例如，在打電話期間)且使電話的顯示器關閉以便減小電力消耗或防止非故意地啟動屏幕上的圖標。若將電話移動遠離使用者的耳朵，則接近傳感器能檢測該情境且使顯示器開啟且容許啟動圖標。
[0003]此類光學裝置的測試對確保這些光學裝置正常地運行及滿足任何所需規格是重要的。一般而言，在這些光學裝置被整合至最終產品中之后測試這些光學裝置可能是有利的，以便容許在將使用這些裝置的環境中測試這些裝置。但是另一方面，這樣做可能增加總成本且導致對移除沒有以令人滿意的方式滿足測試的裝置的需要。
【發明內容】
[0004]本公開內容描述用于測試光學裝置的技術，該技術在一些實施方式中用模擬在將光學裝置整合至最終產品或系統中時這些裝置將被使用的環境的方式測試這些光學裝置。例如，一方面包含用模擬在將該光學裝置并入最終產品或系統中時的環境的至少一些方面的方式提供定位于該光學裝置附近的透明片。例如，能在生產這些光學裝置時或在將這些光學裝置整合至最終產品或系統中之前的某一其他時間進行該測試。在一些實施方式中，測試單元的透明片及其他特征被設計以使得測試環境模仿該光學裝置被整合至電話中的情境的各方面(例如，該光學裝置位于電話的腔內的地方，該腔由保護該裝置免遭污物、灰塵、濕氣及類似物所害的透明蓋覆蓋)。
[0005]能(例如)結合包含光電模塊、傳感器(舉例而言，諸如背景光傳感器、接近傳感器)、陣列相機、計算相機及其他多通道光學裝置及設備的各種類型的光學裝置一起使用此處描述的技術。這些光學裝置可為(例如)微光學裝置或模塊且能包含至少一個有源光學部件和/或至少一個無源光學部件。這些裝置及模塊亦可屬于其他類型。結合為電話或類似物設計的光學接近傳感器的測試，這些技術能尤其有用。
[0006]本公開內容亦描述一種用于實施所揭示的技術的測試單元。
[0007]在一方面中，例如本公開內容描述一種測試光學裝置的自動方法。該方法能包含將該光學裝置放置在透明片上或放置成靠近透明片，使該光學裝置發射光透過該透明片；在該光學裝置發射光之后，分析該光學裝置的響應；及在處理單元中至少部分基于分析該光學裝置的響應而確定該光學裝置是否通過測試。
[0008]另一方面描述一種測試在透明片上或靠近透明片的光學裝置的自動方法。該方法能包含:使該光學裝置發射光，該光透過該透明片而傳輸至具有后壁(該后壁具有第一反射率)的區域中；及分析該光學裝置的第一響應。該方法亦包含使第二表面移動至該區域中以使得該第二表面與該光學裝置的光學軸相交，其中該第二表面具有與該后壁不同的反射率。隨后，使該光學裝置發射光，該光透過該透明片而傳輸至該區域中，且分析該光學裝置的第二響應。該方法進一步包含使用處理系統至少部分基于分析該光學裝置的響應而確定該光學裝置是否通過測試。
[0009]根據又一方面，描述一種用于測試光學裝置的測試單元。該測試單元能包含用以保持該光學裝置的裝置保持器、鄰近于該裝置保持器的測試電子模塊及鄰近于該裝置保持器的透明蓋。該測試電子模塊包含用于連接至該光學裝置的電接觸件的電接觸件且該測試電子模塊包含用于測量該光學裝置的響應的電子器件。該測試單元進一步包含位于該透明蓋的與該裝置保持器的一側相對的一側上且具有第一反射率的壁。可移動間隔件能滑入或能滑出該區域且具有不同于該壁的反射率。處理單元被配置以:產生使該光學裝置發射光(該光透過該透明片朝向該壁傳輸)的控制信號；分析該光學裝置的第一響應；產生使該可移動間隔件在該壁與該透明蓋之間移動的控制信號；產生使該光學裝置發射光(該光透過該透明蓋朝向該可移動間隔件傳輸)的控制信號；分析該光學裝置的第二響應；及至少部分基于分析該光學裝置的這些響應而確定該光學裝置是否通過測試。
[0010]在一些實施方式中，壁由黑色參考卡組成且間隔件由灰色參考卡組成，兩者都能具有明確的反射比特性。黑色參考卡能用于例如，測量在光學裝置中的發光元件與光檢測元件之間的泄漏及校準該測量。灰色參考卡能用于例如，測量該光學裝置對具有明確的反射比特性的表面的光學響應。
[0011]從下文詳細描述、所附附圖及權利要求書將容易明白其他方面、特征及優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是測試光學裝置的方法的流程圖。
[0013]圖2是示出間隔件在第一位置中的光學裝置測試單元的簡圖。
[0014]圖3是示出該間隔件在第二位置中的該光學裝置測試單元的簡圖。
[0015]圖4是測試光學裝置的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一些實施方式包含測試光學裝置的自動方法。該方法能包含將一個或更多個裝置放置于裝置保持器中以根據特定規格在指定條件下測試每個裝置的功能性(方塊20)。例如，能使用自動取置(pick-and-place)機器以將這些裝置放置于該裝置保持器中。該方法能包含將這些裝置每次一個地移動至透明片上或鄰近于透明片以便模擬在將該裝置并入至最終產品或系統中時的環境的特定特征(方塊22)。當該裝置在該透明片上或鄰近于該透明片時，進行一個或更多個測試(方塊24)。這些測試能包含(例如)引導來自該光學裝置的透過該透明片的光學信號，和/或檢測在該光學裝置中的透過該透明片傳遞回的光學信號。接著，能分析測試結果，且能基于個別裝置的完整性提供通過/失敗指示(方塊26)。
[0017]在圖2中示出測試單元30的示例。測試單元30包含在一些實施方式中能保持多個光學裝置的裝置保持器34。例如，在所示出的實施方式中，裝置保持器34能保持多達十六個光學裝置。在其他實施方式中，裝置保持器34可能夠保持更大或更小數目的光學裝置。使用保持器34來將該裝置保持在精確位置中能有利于確保為測試提供良好的電接觸件。此外，由于能同時測試多個裝置，故此處描述的技術可有利于快速測試這些裝置。
[0018]如圖2所示，光學裝置36能被定位于裝置保持器34中。光學裝置36能包含(例如)一個或更多個有源和/或無源光學部件。有源光學部件的示例包含光感測部件或發光部件，該有源光學部件為比如光電二極管(photodiode)、影像傳感器、LED、0LED、激光芯片、包含例如發光二極管的光學傳輸器小晶片(該發光二極管發射(例如)紅外光或近紅外光)或包含例如光電二極管的光學接收器小晶片(該光電二極管用于檢測(例如)紅外光或近紅外光)。無源光學部件的示例包含通過折射和/或衍射和/或反射重定向光的光學部件，該光學部件比如為透鏡、棱鏡、鏡或光學系統(例如，可包含諸如孔徑光闌、影像屏幕或保持器之類的機械元件的無源光學部件的集合)。可將各種光學部件安裝在基板上或基板之上。
[0019]在所示出的示例中，光學裝置36為接近傳感器，包含安裝在共同基板上且通過不透明間隔件彼此分開的發光部件及光感測部件兩者。將透鏡及其他光學器件對準于發光部件及光感測部件的每個部件上方以幫助將光聚焦至光學裝置36及聚焦來自光學裝置36的光。在使用期間，能通過光學裝置外部的表面反射來自光學裝置36的由發光部件發射的光，且能通過光感測部件檢測反射光的一部分。在將接近傳感器安裝在(例如)移動電話中時，能以已知方式使用反射光的量檢測移動電話貼近使用者的耳朵或面部以使得在未使用電話的顯示器時能自動地調暗或撤銷啟動電話的顯示器，因此延長電話的電池壽命且防止非故意地啟動所顯示的圖標。光學裝置36亦能包含基板底側上的外部電接觸件(該外部電接觸件比如為焊料球(solder ball)或SMT接觸件)，這些外部電接觸件為至及來自發光部件及光感測部件的信號提供電路徑。
[0020]當將光學裝置36定位于裝置保持器34中時，光學裝置的外部電接觸件(例如，SMT襯墊或焊料球)應接觸測試電子模塊38，該測試電子模塊38包含用于連接至光學裝置36的外部電接觸件的電接觸件。因此，將光學裝置以高精確度定位于裝置保持器34中是重要的。在一些實施方式中，光學裝置會需要以幾百微米(例如，ΙΟΟμπι至300μπι)內的精確度放置于裝置保持器34中。
[0021]測試電子模塊38亦能包含(例如)信號放大器或其他電子器件以在由光學裝置發射的光通過不同表面反射回至光學裝置中時測量光學裝置36的響應(例如，光學串擾)。例如，測試電子模塊38能提供使光學裝置36中的發光部件發射光的信號，且能從光學裝置36接收指示由光感測部件檢測的光量的信號。能將測試電子模塊38耦接至處理單元42 (該處理單元42比如為個人計算機或筆記本電腦)，該處理單元42將控制信號提供給測試電子模塊且接收指示由測試電子模塊作出的測量的輸出信號。
[0022]測試單元30還包含布置于裝置保持器34頂部之上的透明片40。透明片40能由(例如)任何合適的透明材料(例如，玻璃、聚合物或其他結晶透明材料)組成。透明片40的材料及厚度能被選擇成類似于形成該裝置所要并入的最終產品(例如，移動電話)的外殼的部分的透明蓋的材料及尺寸。當將光學裝置36放置于裝置保持器34中且定位于測試電子模塊38之上時，該光學裝置的頂部將接觸或鄰近于透明片40的一側。空間44在透明片40的另一側上與光學裝置36直接相對。空間44的內部后壁46 (即，面對透明片40的壁)能由具有明確的反射比及吸收特性的黑色材料組成或覆蓋。后壁46最好應吸收照射至后壁46上的實質上全部光且應反射很少的(若存在)光。在一些實施方式中，能使用市售黑色參考卡(比如在數字攝影中使用的類型)以覆蓋內部壁46。這樣的黑色參考卡的示例(例如)可從Opteka?購得。能使用在后壁46處的黑色參考卡來測量光學裝置36中的在發光元件與光檢測元件之間的泄漏且校準該測量。空間44的內部側壁45 (即，實質上垂直于透明片40的壁)亦能由吸收來自光學裝置36中的發光部件的實質上全部輻射的材料組成或覆蓋。然而，側壁45無需如后壁46 —樣具有明確的反射比及吸收特性。例如，側壁45能由黑色玻璃環氧樹脂(epoxy)片(例如,FR4型材料)或黑色聚甲醒(polyoxymethylene)制成。
[0023]鄰近空間44具有水平開口 48，在開口 48中儲存著可移動的(例如，可滑動的)間隔件50。間隔件50能響應來自測試單元30中的控制器32的控制信號而被移動，該控制器32繼而從處理單元42接收控制信號。特定而言，如圖3所示，能將間隔件50從開口 48水平移動至空間44中。間隔件50的寬度能為(例如)與空間44的寬度大約相同以使得在將間隔件移動至空間44中時，間隔件實質上從開口 48延伸至相對內部壁46 (參見圖3)。隨后能將間隔件50移動回至開口 48中。在一些實施方式中，能將市售灰色參考卡(比如在數字攝影中使用的類型)用作為間隔件50。這樣的灰色參考卡的示例可從美國Mennon公司購得且不管光照的波長、顏色或強度，這樣的灰色參考卡都能提供實質上均勻的光譜反射比。能使用灰色參考卡測量模塊對具有明確的反射比特性的表面的光學響應。
[0024]通過控制間隔件50的位置，能在光學裝置36的測試期間使用不同表面。因此，能在將間隔件50儲存于開口 48中時進行光學裝置36的一些測試，使得在朝向空間44的實質上非反射的內部壁46發射光時測試光學裝置，而能在間隔件50位于空間44內時進行其他測試，因此為測試提供部分反射表面。
[0025]間隔件50的定位(S卩，在開口 48內或空間44內)應與將由測試電子模塊38進行的測量協調。此協調能通過將控制信號提供給控制器32及測試電子模塊38的處理單元42來完成。在一些實施方式中，處理單元42為以下操作提供控制信號。在第一操作中，在間隔件50處于回縮位置(參見圖2)的情況下，當發射光至空間44中時，處理單元42使測試電子模塊38測量光學裝置36的響應(圖4，方塊100)。在從測試電子模塊38接收測試結果之后(方塊102)，處理單元42使間隔件50移動至空間44內的位置(參見圖3及圖4，方塊104)。接著，在發射光至空間44中時，處理單元44使測試電子模塊38測量光學裝置36的響應(方塊106)。在從測試電子模塊38接收測試結果之后(方塊108)，處理單元42使間隔件50移動回至間隔件50的回縮位置(方塊110)。接著，能為下一個光學裝置重復該過程。
[0026]能至少部分基于前述測試的結果對光學裝置分類。能將未通過測試或未滿足指定使用者限定的要求的光學裝置與滿足測試的裝置分開。(例如)在光學裝置的生產期間進行這樣的測試且在將這些裝置放置于最后的最終產品或系統中之前對這些裝置進行分類能幫助避免將有缺陷的裝置放置于最后的最終產品或系統中。這樣能幫助減少原本將可能需要的與修理最終產品或系統相關聯的成本。
[0027]在一些實施方式中，能將前述技術與(例如)使用光學機器視覺的光學裝置36的視覺檢驗結合。例如，能在使用測試單元30進行上述測試之前使用自動光學檢驗以檢驗裝置是否有刮痕及缺陷。
[0028]盡管圖2中的測試單元30僅顯示一個可移動間隔件50，然而其他實施方式能包含多個可移動間隔件，這些間隔件的每個間隔件都具有不同于其他間隔件的光學特性且都能獨立于其他間隔件移動。例如，處理單元42能使控制器32將這些間隔件的每個間隔件都順序地移進或移出所測試的光學裝置的(若干)光學路徑，以便模擬各種條件(例如，不同反射表面)。能使用這些不同間隔件獲得且分析指示裝置的響應(例如，光學串擾)的測試結果，且能基于測試結果確定關于特定光學裝置是否可接受的決定。
[0029]盡管圖2及圖3示出光學裝置36的示例的特定細節，然而能使用所描述的技術測試其他類型的光學裝置。此類其他光學裝置可在一個或更多個方面不同于所示出的光學裝置36的特征。
[0030]其他實施方式在權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種測試光學裝置的自動方法，所述方法包括: 將所述光學裝置放置在透明片上或放置成靠近透明片； 使所述光學裝置發射光透過所述透明片； 在所述光學裝置發射所述光之后在處理單元中分析所述光學裝置的響應；及在所述處理單元中至少部分基于分析所述光學裝置的所述響應而確定所述光學裝置是否通過測試。
2.如權利要求1所述的方法，其中確定所述光學裝置是否通過測試包含:確定所述光學裝置是否滿足特定一個或多個規格，以指示所述光學裝置在被整合至最終產品或系統中時是否將滿意地進行。
3.如前面的權利要求的任一項權利要求所述的方法，所述方法包含:在第一表面與所述光學裝置的光學軸相交時分析由所述光學裝置檢測的第一光量；及在第二表面與所述光學裝置的所述光學軸相交時分析由所述光學裝置檢測的第二光量， 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與所述光學裝置的一側相對的所述透明片的一側上。
4.如權利要求3所述的方法，所述方法包含將所述第一表面或所述第二表面從其未與所述光學裝置的所述光學軸相交的位置移動至其與所述光學裝置的所述光學軸相交的位置。
5.如權利要求3所述的方法，其中所述第一表面吸收照射于其上的實質上全部光，且其中所述第二表面是至少部分反射性的。
6.如權利要求3所述的方法，其中所述第一表面由黑色參考卡組成。
7.如權利要求3所述的方法，其中所述第二表面由灰色參考卡組成。
8.如權利要求3所述的方法，所述方法包含:使用所述第一表面以測量在所述光學裝置中的發光元件與光檢測元件之間的泄漏；及使用所述第二表面以測量所述光學裝置對具有明確的反射比特性的表面的光學響應。
9.如前面的權利要求的任何一項權利要求所述的方法，所述方法包含在所述第一表面與所述光學裝置的光學軸相交時或在所述第二表面與所述光學裝置的所述光學軸相交時檢測所述光學裝置中的光學串擾量。
10.如權利要求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況下使用處理單元來協調由耦接至所述光學裝置的測試電子模塊所要進行的測量的時序。
11.如權利要求10所述的方法，其中在所述第二表面處于第一位置中的情況下，在朝向所述第一表面發射光時，所述處理單元使所述測試電子模塊測量所述光學裝置的響應。
12.如權利要求11所述的方法，其中在所述處理單元從所述測試電子模塊接收測試結果之后，所述處理單元使所述第二表面移動至一個位置以使得所述第二表面與所述光學裝置的所述光學軸相交，且其中在朝向所述第二表面發射光時，所述處理單元接著使所述測試電子模塊測量所述光學裝置的響應。
13.—種測試在透明片上或靠近透明片的光學裝置的自動方法，所述方法包括: 使所述光學裝置發射光，該光透過所述透明片傳輸至具有后壁的區域中，所述后壁具有第一反射率，且分析所述光學裝置的第一響應； 使第二表面移動至所述區域中使得所述第二表面與所述光學裝置的光學軸相交，其中所述第二表面具有不同于所述后壁的反射率； 隨后使所述光學裝置發射光，該光透過所述透明片傳輸至所述區域中，且分析所述光學裝置的第二響應 '及 至少部分基于分析所述光學裝置的這些響應而使用處理系統確定所述光學裝置是否通過測試。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述透明片模擬將整合有所述光學裝置的最終產品或系統的蓋。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述光學裝置為接近傳感器，且其中所述透明蓋具有模擬將整合有所述光學裝置的移動電話的透明蓋的光學特征的光學特征。
16.一種用于測試光學裝置的測試單元，所述測試單元包括: 裝置保持器，所述裝置保持器用來保持所述光學裝置； 測試電子模塊，所述測試電子模塊鄰近于所述裝置保持器，所述測試電子模塊包含用于連接至所述光學裝置的電接觸件的電接觸件且所述測試電子模塊包含用來測量所述光學裝置的響應的電子器件； 透明蓋，所述透明 蓋鄰近于所述裝置保持器； 壁，所述壁位于所述透明蓋的與所述裝置保持器的一側相對的一側上，所述壁具有第一反射率； 可移動間隔件，所述間隔件能滑入或能滑出區域，其中所述間隔件具有不同于所述壁的反射率；及 處理單元，所述處理單元被配置以: 產生使所述光學裝置發射透過所述透明蓋朝向所述壁傳輸的光的控制信號； 分析所述光學裝置的第一響應； 產生使所述可移動間隔件在所述壁與所述透明蓋之間移動的控制信號； 產生使所述光學裝置發射透過所述透明蓋朝向所述可移動間隔件傳輸的光的控制信號; 分析所述光學裝置的第二響應；及 至少部分基于分析所述光學裝置的這些響應而確定所述光學裝置是否通過測試。
17.如權利要求16所述的測試單元，其中所述壁實質上垂直于所述透明蓋且由吸收照射于所述壁上的來自所述光學裝置的實質上全部光的材料組成。
18.如權利要求16或17中任一項權利要求所述的測試單元，其中所述間隔件是至少部分反射性的。
19.如權利要求16、17或18中任一項權利要求所述的測試單元，其中所述壁由黑色參考卡組成。
20.如權利要求16、17、18或19中任一項權利要求所述的測試單元，其中所述間隔件由灰色參考卡組成。
21.如權利要求16至20中任一項權利要求所述的測試單元，其中所述透明蓋由玻璃組成。
22.如權利要求16至20中任一項權利要求所述的測試單元，其中所述透明蓋由聚合物材料組成。
23.如權利要求16至22中任一項權利要求所述的測試單元，所述測試單元包含多個可移動間隔件，所述多個可移動間隔件的每個可移動間隔件獨立于其他間隔件能滑入和能滑出所述區域，且其中所述多個間隔件具有彼此不同的反射率。
24.如權利要求16所述的測試單元，其中所述壁由黑色參考卡組成且所述間隔件由灰色參考卡組成，其中所述處理單元被配置以提供控制信號使得使用所述黑色參考卡測量在所述光學裝置中的發光元件與光檢測元件之間的泄漏，且使用所述灰色參考卡測量所述光學裝置對具有明確的 反射比特性的表面的光學響應。
【文檔編號】G01D18/00GK103842790SQ201380001506
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】哈特穆特·拉德曼, 馬蒂亞斯·葛魯爾 申請人:赫普塔岡微光有限公司
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