看“透”工业，还得OCT！

看“透”工业，还得OCT！

OCT技术在工业领域的创新应用探索

光学相干层析技术（Optical Coherence Tomography,OCT）是一种三维成像技术，可以在散射介质中进行高分辨率成像，成像深度达毫米级，分辨率达到微米级，可以像CT一样透视透明/半透明以及高散射产品的表面信息及内部结构，类似“光学切片”的效果。该技术被大众熟知是在眼科领域的应用，近年来也逐步被引入到工业领域。

 

 

OCT技术演进史

 

OCT发展至今，可大致分为两代：第一代：时域OCT(Time Domain OCT,TD-OCT)；第二代：傅里叶域OCT(Fourier Domain OCT,FD-OCT)。TD-OCT直接测量干涉信号，但实际应用中因存在参考臂反射镜的机械运动而难以实现高速成像。FD-OCT直接测量干涉光谱再辅以逆傅里叶变换得到干涉信号，在成像速度和成像灵敏度方面都高于TD-OCT。

 

 

第一代OCT技术：TD-OCT

 

 

来源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

 

 

FD-OCT根据其光谱的测量方式又分为扫频OCT(Swept-Source OCT,SS-OCT)和谱域OCT(Spectral Domain OCT,SD-OCT)。其中，SS-OCT往往需要昂贵的高速波长可调谐光源，而SD-OCT则是使用常见的宽带光谱、低光噪声的超辐射发光二极管（Superluminescent Diode，SLD）作为光源，因此更适合工业应用。

 

 

第二代OCT技术：FD-OCT

 

 

来源《Optical Coherence Tomography: Technology and Applications》

当SD-OCT应用到工业领域，将会带来哪些颠覆性改变？

OCT革新工业检测

 

 

当前，国内的自动光学检测（Automated optical inspection, AOI）市场前景广阔，尤其是对透明/半透明产品的检测需求稳步提升，检测质量要求也在不断提高。然而这一领域却面临几大挑战：一是缺乏3D透视能力难以全面洞察内部结构；二是检测精度有待提升，三是无法实时无损检测。而被称作“光学活检”的OCT作为一种强有力的成像手段，具备解决上述行业痛点的全部特点，有望在AOI领域引领一场检测革命！

 

 

昊量光电针对现OCT市场产品，开展了近红外波段光学相干层析技术在工业缺陷检测中的应用研究，推出一款SD-OCT成像产品，成功实现对透明/半透明以及高散射精密产品的3D无损检测及实时数据分析，有效破解缺陷微小不易被发现、人工检测二次损伤且缺乏有效数据统计等问题。并进一步推出系列行业标机，成功应用于镜头模组以及光学薄膜、液晶屏等多层结构件产品的检测。

 

 

成像深度升级

 

 

 

针对高精度镜头模组的成像，传统2D成像只能检测镜头顶层反射面(R1面)的缺陷，OCT技术可实现对底层反射面(R2面)的检测，并实现3D成像。然而，要做到对5mm厚的镜头模组R2面的缺陷检测，成像深度至少要达到8.5mm以上（考虑到镜头玻璃1.7-1.8的折射率），目前市面上大多数OCT光谱仪都难以做到，但我们的OCT大深度版本将成像深度提升至11mm，目前已成功应用到某镜头厂商4-5mm厚的车载镜头R2面的检测上。

 

 

成像方式升级

 

 

 

 

光学薄膜、液晶屏等具有多层平面结构的产品，因其高反射率特性，采用传统的AOI设备会出现过曝现象，导致对微小结构透明材料的成像效果不佳。针对该问题，我们将该OCT的明场成像方式升级为暗场成像方式，检测多层结构样品的表面和内部缺陷，目前已成功应用到某薄膜厂商的膜伤检测上！

 

 

暗场薄膜划伤检测
 

暗场成像结果

系统装置升级

 

 

 

 

 

昊量目前推出了OCT标准机台和模块化装置两种类型。OCT标准机台为整机式，机台内部整合了接收端、采集端和电脑主机；OCT模块化装置将采集端和接收端分别进行模块化设计，体积小、灵活度高，不仅可以集成到行业标机中，还可单独作为桌面式3D检测设备使用。两种装置都适用于高校研究以及镜头、光学薄膜、液晶屏、晶圆等精密产品的流水线检测，客户可根据实际需要进行选择。

 

 

搭载OCT模块化装置的光学镜片外观检测设备

 

 

目前，光学镜片外观检测设备可智能检测镜片两光片及镀膜、涂墨等产品，已成功部署于多家头部光学镜片制造企业。同时昊量也正持续开发基于新一代OCT技术的系列产品，成像范围和成像速度将进一步得到大幅提升，并将逐步深入应用到更多工业成品检测、制程缺陷检测、材料不良检测等场景中。