用于相机镜头校准的工具和方法及供模拟拍摄的装置与流程

1.本发明涉及芯片制造过程中用于对芯片测试座进行拍摄的相机的镜头校准，尤其涉及用于相机镜头校准的工具和方法、以及供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置。


背景技术：

2.在芯片制造过程中，芯片需要被放置在芯片测试系统的芯片测试座中进行测试。芯片测试系统大体包括测试主机、从测试主机一侧延伸设置的测试接口单元、以及设置在测试主机和测试接口单元上方的致动盘(actuation pan,ap)，在对芯片进行测试时，致动盘下降以便致动盘上的按压装置压到放置在测试接口单元的测试座中的芯片上。在芯片测试时，要严禁外来异物进入测试座中，否则会对芯片上的焊球或焊盘造成损坏，进而影响芯片的性能。为此，在致动盘上设置有相机，以便对位于致动盘下方的测试座进行拍摄，以通过拍摄的测试座照片来判断测试座中是否存在外来异物。因而，测试座照片的拍摄质量，即，照片清晰度是非常关键的。适合于工业生产的相机镜头通常为定焦镜头，为了拍摄清晰的图像，需要对相机镜头进行调节校准(包括调焦和调节光圈)，但是现有传统的镜头安装和校准方法通常首先将相机镜头安装到电荷耦合器组件上，对准目标物后再调节背焦距离、前焦距离和光圈大小，这并不能直接适用于芯片测试系统中的相机镜头，因为在芯片测试系统中没有足够空间用于对安装在致动盘上的相机的镜头进行校准。如果把装有相机的致动盘从芯片测试系统上拆下来对相机镜头进行校准，又不能观察到测试座。因而，实践中，只能依靠经验对相机镜头进行人工手动校准，这样不仅耗时长，导致效率低下，而且依赖个人经验的非标准化操作会由于对焦不准和亮度不佳导致较差的图像质量。
3.因此，需要对现有的用于相机镜头校准的工具和方法进行改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要提出一种用于相机镜头校准的工具和方法、以及供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置。根据本发明的用于相机镜头校准的工具和方法、以及供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置可以克服上述现有技术中的至少一种缺陷。
5.根据本发明，提供一种用于相机镜头校准的工具，所述相机镜头将安装到相机的电荷耦合器组件上，其中：
6.所述电荷耦合器组件包括用于调节所述相机镜头的背焦距离的背焦调节环以及用于锁定所述背焦调节环的锁紧扣环；以及
7.所述相机镜头包括：
8.将可拆卸地连接到所述背焦调节环上的镜筒；
9.安装在所述镜筒另一端并且用于调节所述相机镜头的前焦距离的调焦环；以及
10.安装在所述调焦环上并且用于调节所述相机镜头的光圈大小的光圈调节环；
11.其特征在于，所述用于相机镜头校准的工具包括两个半圆柱形半部；
12.在每个所述半圆柱形半部的内表面沿着周向形成有半圆形凹槽，所述半圆形凹槽
到所述半圆柱形半部最近的端部的距离等于所述背焦调节环与所述锁紧扣环之间的间隔，所述半圆形凹槽的宽度等于所述背焦调节环的宽度；
13.在每个所述半圆柱形半部的内表面紧邻所述半圆形凹槽沿着周向形成有第一凸缘，所述第一凸缘到所述半圆形凹槽的距离等于所述镜筒的宽度，所述第一凸缘的宽度等于所述镜筒与所述调焦环之间的间隔；
14.在每个所述半圆柱形半部的内表面紧邻所述第一凸缘沿着周向形成有第二凸缘，所述第二凸缘到所述第一凸缘的距离等于所述调焦环的宽度，所述第二凸缘的宽度等于所述调焦环与所述光圈调节环之间的间隔；以及
15.形成在所述半圆柱形半部上并用于将两个所述半圆柱形半部锁紧在一起的锁紧装置。
16.优选地，所述锁紧装置包括形成在每个所述半圆柱形半部的外表面两侧的中间位置的带锁紧孔的锁紧凸部。
17.优选地，所述背焦调节环与所述锁紧扣环之间的间隔、所述镜筒与所述调焦环之间的间隔、以及所述调焦环与所述光圈调节环之间的间隔是将所述背焦距离、所述前焦距离和所述光圈大小调节到获得清晰拍摄图像时的经验值。
18.优选地，所述第一凸缘和/或所述第二凸缘形成为半圆形。
19.优选地，所述用于相机镜头校准的工具由第一凸缘和第二凸缘分隔的各个区段具有相同的内径。
20.优选地，所述相机镜头是芯片制造过程中用于对芯片测试座进行拍摄的相机的镜头。
21.根据本发明的另一方面，提供一种用于相机镜头校准的方法，所述方法利用如上所述用于相机镜头校准的工具来对相机镜头进行校准，所述方法包括：
22.将所述相机镜头的所述镜筒连接到所述电荷耦合器组件的所述背焦调节环上；
23.将所述背焦调节环部分地插入所述工具的一个所述半圆柱形半部上的所述半圆形凹槽中；
24.转动所述调焦环进行粗调，使得所述镜筒与所述调焦环之间的所述间隔基本上等于所述第一凸缘的宽度；
25.转动所述光圈调节环，使得所述调焦环所述光圈调节环之间的所述间隔等于所述第二凸缘的宽度；
26.对所述调焦环进行微调，直到所述镜筒与所述调焦环之间的间隔等于所述第一凸缘的宽度；
27.按压所述相机镜头，使得所述背焦调节环完全插入所述半圆形凹槽中，同时所述第一凸缘插入所述镜筒与所述调焦环之间的间隙中、并且所述第二凸缘插入所述调焦环与所述光圈调节环之间的间隙中；
28.将所述工具的另一个所述半圆柱形半部扣到所述半圆柱形半部上，并且通过穿过所述锁紧凸部的锁紧孔的螺钉将两个所述半圆柱形半部锁在一起；
29.相对于所述电荷耦合器组件的所述主筒体转动所述背焦调节环，直到所述锁紧扣环抵靠两个所述半圆柱形半部的端部；以及
30.利用穿过所述锁紧扣环上的锁紧孔的锁紧螺钉将锁紧扣环锁紧。
31.优选地，所述方法还包括利用供模拟拍摄的装置供经过校准的所述相机镜头进行模拟拍摄，所述供模拟拍摄的装置用于模拟所述相机镜头的真实拍摄环境。
32.优选地，根据模拟拍摄时成像质量清晰度来排查所述相机镜头的镜片上是否粘有污物或照明光源是否老化。
33.根据本发明的又一方面，提供一种供模拟拍摄的装置，用于进行如上所述方法中的模拟拍摄，其特征在于，所述供模拟拍摄的装置包括：
34.支承板；
35.可移动地支承在所述支承板上的主体框架；以及
36.设置在所述主体框架的顶端上的模拟测试座。
37.优选地，所述支承板通过丝杠可移动地支承在所述支承板上。
38.优选地，所述支承板中间形成有开口以容纳模拟拍摄用的致动盘的按压装置上的引导销，并且在两侧形成有凹口以便于容纳照明光源。
39.优选地，在所述主体框架上设置竖直方向上的刻度。
40.优选地，在所述主体框架与设置相机的一端相对的另一端上设置有挡板，以遮挡外来光线。
41.优选地，在所述模拟测试座上所关心区域的四个顶点和中心分别设置有红黄绿三个色点。
42.优选地，所述供模拟拍摄的装置和装有经过校准的所述相机镜头的相机都被设置在模拟拍摄用的致动盘上。
43.根据本发明的用于相机镜头校准的工具和方法，可以在不依靠经验的情况下容易标准化并快速地将相机镜头的背焦距离、前焦距离和光圈调节到所需大小并且保持不变。
附图说明
44.图1示意性地显示了相机的电荷耦合器组件；
45.图2示意性地显示了被安装到电荷耦合器组件上的相机镜头；
46.图3以另一立体图示意性地显示了图2中被安装到电荷耦合器组件上的相机镜头；
47.图4示意性显示了电荷耦合器组件、相机镜头的镜片、被摄物体之间的关系；
48.图5是根据本发明的用于相机镜头校准的工具的立体图；
49.图6是图5所示工具的一个半部的立体图；
50.图7示意性地显示利用根据本发明的用于相机镜头校准的工具将电荷耦合器组件和相机镜头锁定在校准后的位置；
51.图8示意性地显示了相机在致动盘上安装就位之后致动盘上的按压装置、测试接口单元的测试座和相机三者之间的位置关系；
52.图9示意性地显示了供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置；
53.图10是图9所示装置的另一立体图；
54.图11是图9和图10所示装置的支承板；
55.图12是图9和图10所示装置的模拟测试座；以及
56.图13示意性地显示了利用本发明的装置供经过校准的相机镜头进行模拟拍摄。
具体实施方式
57.下面结合示例详细描述本发明的各优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些实施例是示例性的，它并不意味着对本发明构成任何限制。
58.图1示意性地显示了相机的电荷耦合器组件(也称ccd图像传感器组件)。如图1所示，相机的电荷耦合器组件1包括主筒体3、设置在主筒体3一端的电路板5、设置在主筒体3另一端的背焦调节环7、以及用于锁定背焦调节环7的锁紧扣环9。电荷耦合器组件1可以通过穿过电路板5上的安装孔11的螺钉被安装到相机机身上。
59.图2示意性地显示了被安装到电荷耦合器组件上的相机镜头，图3以另一立体图示意性地显示了图2中被安装到电荷耦合器组件上的相机镜头。如图2和3所示，相机镜头13包括镜筒15、安装在镜筒15一端的调焦环17、安装在调焦环17上的光圈调节环19、以及设置调焦环17和/或光圈调节环19内的镜片。整个相机镜头13通过镜筒15的另一端被可拆卸地连接到电荷耦合器组件1的背焦调节环7上。
60.在通过相机拍摄照片时，为了获取清晰图像，除了通过光圈调节环19调节镜头13的光圈大小，还需要对镜头13进行调焦。图4示意性显示了电荷耦合器组件、相机镜头的镜片、被摄物体之间的关系。如图4所示，调焦包括调节从电荷耦合器组件1到镜头的镜片21的背焦距离s1和从镜头的镜片21到被摄物体23的前焦距离s2。对于特定型号的相机镜头，背焦距离s1和前焦距离s2都是预定的，并且在工业应用中光照条件也是固定不变的，光圈大小也是固定的。只有将背焦距离s1和前焦距离s2调到预定值，以及在特定光照条件下将光圈调节到特定大小才能获得清晰的拍摄图像。背焦距离s1的调节是通过转动背焦调节环7来实现的，前焦距离s2的调节是通过转动调焦环17来实现的，而光圈的调节是通过转动光圈调节环19来实现的。对于特定型号的相机镜头，在将背焦距离s1和前焦距离s2调到预定值以及将光圈调节到特定大小以获得清晰拍摄图像时，背焦调节环7与锁紧扣环9之间的间隔d1、镜筒15与调焦环17之间的间隔d2、以及调焦环17与光圈调节环19之间的间隔d3都具有相应的间隔固定值，这些间隔固定值是可以通过实验获取的经验值。例如，可以通过将同一型号的不同镜头多次调节背焦调节环7、调焦环17和光圈调节环19以获得清晰拍摄图像时测量所得的实际间隔取其平均值作为最终的间隔固定值。此外，背焦调节环7、镜筒15和调焦环17也都具有相应的固定宽度w1、w2和w3，在相机镜头确定后，这些固定宽度是不变的。也可以通过测量同一型号的多个相机镜头对应的背焦调节环、以及其镜筒和调焦环的宽度取其平均值作为最终的固定宽度。
61.图5是根据本发明的用于相机镜头校准的工具的立体图，图6是图5所示工具的一个半部的立体图。如图5和6所示，根据本发明的用于相机镜头校准的工具25包括两个半圆柱形半部25a和25b，由于两个半圆柱形半部25a和25b具有相同形状和结构，以下仅描述半圆柱形半部25a。如图6所示，在半圆柱形半部25a的内表面沿着周向形成有半圆形凹槽27，半圆形凹槽27到半圆柱形半部25a最近的端部的距离为t1，t1等于背焦调节环7与锁紧扣环9之间的间隔d1，而半圆形凹槽27本身的宽度t2等于背焦调节环7的宽度w1。在半圆柱形半部25a的内表面紧邻半圆形凹槽27沿着周向形成有半圆形第一凸缘29，半圆形第一凸缘29到半圆形凹槽27的距离为t3，t3等于镜筒15的宽度w2，半圆形第一凸缘29本身的宽度t4等于镜筒15与调焦环17之间的间隔d2。在半圆柱形半部25a的内表面紧邻半圆形第一凸缘29沿着周向形成有半圆形第二凸缘31，半圆形第二凸缘31到半圆形第一凸缘29的距离为t5，
t5等于调焦环17的宽度w3，半圆形第二凸缘31本身的宽度t6等于调焦环17与光圈调节环19之间的间隔d3。在半圆柱形半部25a的外表面两侧的中间位置形成有带锁紧孔33的锁紧凸部35。在优选实施例中，第一凸缘29和第二凸缘31都是连续地形成半圆形，应理解的是，它们也可以间断地形成或者形成为半圆形的一部分。此外，也可以在半圆柱形半部25a的外表面上设置诸如锁扣的其它形式的锁紧装置以将两个半圆柱形半部锁在一起。如图3和6所示，在本技术中，半圆形凹槽27到半圆柱形半部25a最近的端部的距离t1、半圆形凹槽27本身的宽度t2、半圆形第一凸缘29到半圆形凹槽27的距离t3、半圆形第一凸缘29本身的宽度t4、半圆形第二凸缘31到半圆形第一凸缘29的距离t5、以及半圆形第二凸缘31本身的宽度t6都是沿着半圆柱形半部的纵向方向测定的距离或宽度。背焦调节环7的宽度w1、镜筒15的宽度w2、调焦环17的宽度w3、背焦调节环7与锁紧扣环9之间的间隔d1、镜筒15与调焦环17之间的间隔d2、以及调焦环17与光圈调节环19之间的间隔d3都是沿着相机镜头的纵向方向测定的宽度或间隔。
62.以下将描述利用本发明的用于相机镜头校准的工具来对相机镜头进行校准。图7示意性地显示利用根据本发明的用于相机镜头校准的工具将电荷耦合器组件和相机镜头锁定在校准后的位置。
63.首先，将相机镜头13安装到电荷耦合器组件1上，如图2和3所示，在安装就位的情况下，相机镜头13的镜筒15紧紧地抵靠电荷耦合器组件1的背焦调节环7，使得镜筒15与背焦调节环7之间没有间隔。接着，将组装在一起相机镜头13和电荷耦合器组件1放置在用于相机镜头校准的工具25的半部25a的上方，使得背焦调节环7的一部分插入半部25a上的半圆形凹槽27中，随后转动调焦环17进行粗调。在转动调焦环17时，光圈调节环19相对于调焦环17是固定不动的，因而带着光圈调节环19随着调焦环17一起转动，使得镜筒15与调焦环17之间的间隔d2基本上等于半圆形第一凸缘29的宽度t4。随后，转动光圈调节环19，使得调焦环17与光圈调节环19之间的间隔d3等于半圆形第二凸缘31的宽度t6。随后，再对调焦环17进行微调，直到镜筒15与调焦环17之间的间隔d2刚好等于半圆形第一凸缘29的宽度t4。此时，轻轻按压相机镜头13，使得背焦调节环7完全插入半部25a上的半圆形凹槽27中，同时半圆形第一凸缘29插入镜筒15与调焦环17之间的间隙中以及半圆形第二凸缘31插入调焦环17与光圈调节环19之间的间隙中。接着，将工具25的另一半部25b扣到半部25a，并且通过穿过半部25a和半部25b的锁紧凸部35的锁紧孔33的螺钉将半部25a和半部25b紧紧地锁在一起，防止调焦环17和光圈调节环19进一步转动，如图7所示。随后，再相对于电荷耦合器组件1的主筒体3转动背焦调节环7，此时整个相机镜头13随着背焦调节环7相对于主筒体3转动，直到电荷耦合器组件1的锁紧扣环9紧紧抵靠工具25的端部。此时，再用穿过电荷耦合器组件1的锁紧扣环9上的锁紧孔12的锁紧螺钉将锁紧扣环9锁紧，防止背焦调节环7相对于主筒体3进一步转动。这样，根据本发明的工具，可以在不依靠经验的情况下很容易标准化并且快速地将背焦距离s1、前焦距离s2和光圈调节到所需大小并且保持不变。
64.尽管在通常情况下将相机镜头的背焦距离s1、前焦距离s2和光圈调节到所需大小并且保持不变时就可以通过相机获得清晰的图像，但其它一些因素也会影响图像的质量，例如在调节背焦距离s1、前焦距离s2和/或光圈时导致在镜头的镜片上粘有污物或者由于照明光源老化导致光线不足都也有可能影响成像质量。因此，需要利用本发明的用于相机镜头校准的工具校准的镜头进行模拟拍摄，以排除其它影响成像质量的因素。但在实际使
用环境中，由于受空间限制，很难进行模拟拍摄。
65.图8示意性地显示了相机在致动盘上安装就位之后致动盘上的按压装置、测试接口单元的测试座和相机三者之间的位置关系。尽管在实际使用中，相机是悬挂地安装在致动盘上，但为了在经过校准的相机镜头进行模拟拍摄时便于操作，如图13所示，用于模拟拍摄的致动盘被倒置地放置，供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置和相机都正常地(非悬挂地)设置在致动盘上，因而在图8中也按照正常设置方式来显示按压装置、测试座和相机三者之间的位置关系。在图8中，三角形的三个顶点37、39和41分别代表按压装置、测试座和相机的位置，通过测量可以获得顶点37和39之间的高度h(即，按压装置与测试座之间的距离)，以及顶点39和41之间的长度l(即，测试座与相机之间的距离)。根据正切公式tanα＝h/l求得的角度α就是设置相机时相机镜头的倾斜角。
66.图9示意性地显示了供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置，图10是图9所示装置的另一立体图，图11是图9和图10所示装置的支承板，图12是图9和图10所示装置的模拟测试座。如图9-11所示，供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置43包括支承板45，支承板45是一个薄平板，它将被放置在致动盘的按压装置上，因而支承板45的中间形成有开口47，以容纳按压装置上的引导销。优选地，支承板45在两侧形成有凹口49，以便于容纳照明光源。供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置43还包括主体框架51，主体框架51通过丝杠53能够可移动地支承在支承板45上，在主体框架51顶端设置有模拟测试座55。模拟测试座55与支承板45之间的距离对应于实际使用环境中按压装置与测试座之间的距离。通过转动调节丝杠53的位置可以调节模拟测试座55与支承板45之间的距离，以对应于实际使用环境中按压装置与测试座之间的实际距离。为了便于进行这种调节，可以在主体框架51上设置竖直方向上的刻度。此外，为了防止外部光线对成像的干扰，可以在主体框架51与设置相机的一端相对的另一端设置挡板57，以遮挡外来光线。
67.图13示意性地显示了利用本发明的装置供经过校准的相机镜头进行模拟拍摄。如图13所示，供经过校准的相机镜头模拟拍摄的装置43被设置在用于模拟拍摄的致动盘59上，使得支承板45被放置在致动盘59的按压装置上，并且主体框架51被支承在支承板45上，通过丝杠53将设置在主体框架51上的模拟测试座55与支承板45之间的距离调节到与实际使用环境中按压装置到测试座之间的距离相同。将装有通过本发明工具25校准并保持固定的镜头的相机61设置在用于模拟拍摄的致动盘59上，并且使得相机61到致动盘59的按压装置的距离与实际使用环境中按压装置到相机的距离相同，同时将相机61的镜头以根据正切公式tanα＝h/l计算的角度α倾斜地设置，以确保相机镜头以合适角度对设置在主体框架51上的模拟测试座55进行成像。如图9和10所示的模拟测试座55的底侧属于被相机拍摄的对象，可以在模拟测试座55上所关心区域63设置多个取样点，通过观察取样点的成像质量来确定是否存在其它一些因素影响成像质量。在优选实施例中，在模拟测试座55上所关心区域63的四个顶点和中心分别设置红黄绿三个色点65，通过观察这些部位的红黄绿三个色点的图像可以确定相机成像质量是否清晰。如果相机成像质量清晰，就可以将这种通过本发明的工具校准并且保持固定的相机镜头直接应用于实际测试环境中。如果相机成像质量不清晰，则可以排查相机镜头的镜片上是否粘有污物或者照明光源是否老化等问题，直至将问题排除以使得相机成像质量清晰。
68.尽管已经结合本发明优选实施例对本发明进行了详细描述，但应当理解的是，这
种详细描述仅是用于解释本发明而不构成对本发明的限制。例如，尽管在优选实施例中，用于相机镜头校准的工具由第一凸缘和第二凸缘分隔的各个区段具有大体相同的内径，但在相机镜头的镜筒、调焦环和光圈调节环具有不同外径的情况下，用于相机镜头校准的工具的各个区段可以具有大体不同的内径。本发明的范围由权利要求限定的技术方案来确定。