看“透”工業(yè)，還得OCT！

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

光學(xué)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(jìn)行高分辨率成像，成像深度達(dá)毫米級(jí)，分辨率達(dá)到微米級(jí)，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(lèi)似“光學(xué)切片”的效果。該技術(shù)被大眾熟知是在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來(lái)也逐步被引入到工業(yè)領(lǐng)域。

OCT技術(shù)演進(jìn)史

OCT發(fā)展至今，可大致分為兩代：第一代：時(shí)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(cè)量干涉信號(hào)，但實(shí)際應(yīng)用中因存在參考臂反射鏡的機(jī)械運(yùn)動(dòng)而難以實(shí)現(xiàn)高速成像。FD-OCT直接測(cè)量干涉光譜再輔以逆傅里葉變換得到干涉信號(hào)，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(lái)源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

FD-OCT根據(jù)其光譜的測(cè)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(zhǎng)可調(diào)諧光源，而SD-OCT則是使用常見(jiàn)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(yīng)用。

第二代OCT技術(shù)：FD-OCT

來(lái)源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

當(dāng)SD-OCT應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，將會(huì)帶來(lái)哪些顛覆性改變？

OCT革新工業(yè)檢測(cè)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（Automated optical inspection, AOI）市場(chǎng)前景廣闊，尤其是對(duì)透明/半透明產(chǎn)品的檢測(cè)需求穩(wěn)步提升，檢測(cè)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(cè)精度有待提升，三是無(wú)法實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)。而被稱(chēng)作“光學(xué)活檢”的OCT作為一種強(qiáng)有力的成像手段，具備解決上述行業(yè)痛點(diǎn)的全部特點(diǎn)，有望在AOI領(lǐng)域引領(lǐng)一場(chǎng)檢測(cè)革命！

昊量光電針對(duì)現(xiàn)OCT市場(chǎng)產(chǎn)品，開(kāi)展了近紅外波段光學(xué)相干層析技術(shù)在工業(yè)缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用研究，推出一款SD-OCT成像產(chǎn)品，成功實(shí)現(xiàn)對(duì)透明/半透明以及高散射精密產(chǎn)品的3D無(wú)損檢測(cè)及實(shí)時(shí)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(cè)二次損傷且缺乏有效數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等問(wèn)題。并進(jìn)一步推出系列行業(yè)標(biāo)機(jī)，成功應(yīng)用于鏡頭模組以及光學(xué)薄膜、液晶屏等多層結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品的檢測(cè)。

成像深度升級(jí)

針對(duì)高精度鏡頭模組的成像，傳統(tǒng)2D成像只能檢測(cè)鏡頭頂層反射面(R1面)的缺陷，OCT技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)底層反射面(R2面)的檢測(cè)，并實(shí)現(xiàn)3D成像。然而，要做到對(duì)5mm厚的鏡頭模組R2面的缺陷檢測(cè)，成像深度至少要達(dá)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(yīng)用到某鏡頭廠商4-5mm厚的車(chē)載鏡頭R2面的檢測(cè)上。

成像方式升級(jí)

光學(xué)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(shè)備會(huì)出現(xiàn)過(guò)曝現(xiàn)象，導(dǎo)致對(duì)微小結(jié)構(gòu)透明材料的成像效果不佳。針對(duì)該問(wèn)題，我們將該OCT的明場(chǎng)成像方式升級(jí)為暗場(chǎng)成像方式，檢測(cè)多層結(jié)構(gòu)樣品的表面和內(nèi)部缺陷，目前已成功應(yīng)用到某薄膜廠商的膜傷檢測(cè)上！

暗場(chǎng)薄膜劃傷檢測(cè)

暗場(chǎng)成像結(jié)果

系統(tǒng)裝置升級(jí)

昊量目前推出了OCT標(biāo)準(zhǔn)機(jī)臺(tái)和模塊化裝置兩種類(lèi)型。OCT標(biāo)準(zhǔn)機(jī)臺(tái)為整機(jī)式，機(jī)臺(tái)內(nèi)部整合了接收端、采集端和電腦主機(jī)；OCT模塊化裝置將采集端和接收端分別進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，體積小、靈活度高，不僅可以集成到行業(yè)標(biāo)機(jī)中，還可單獨(dú)作為桌面式3D檢測(cè)設(shè)備使用。兩種裝置都適用于高校研究以及鏡頭、光學(xué)薄膜、液晶屏、晶圓等精密產(chǎn)品的流水線檢測(cè)，客戶可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。

搭載OCT模塊化裝置的光學(xué)鏡片外觀檢測(cè)設(shè)備

目前，光學(xué)鏡片外觀檢測(cè)設(shè)備可智能檢測(cè)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(xué)鏡片制造企業(yè)。同時(shí)昊量也正持續(xù)開(kāi)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(jìn)一步得到大幅提升，并將逐步深入應(yīng)用到更多工業(yè)成品檢測(cè)、制程缺陷檢測(cè)、材料不良檢測(cè)等場(chǎng)景中。