เซนเซอร์ถ่ายภาพขนาดเล็กมีแอมพลิฟายเออร์ในตัวและมีจำหน่ายในรูปแบบต่างๆ พร้อมลำแสงแบบมอดูเลต ไม่มอดูเลต และโพลาไรซ์ ใช้เพื่อให้การตรวจจับหรือการวางตำแหน่งวัสดุ ส่วนประกอบ หรือชุดประกอบที่แม่นยำและเสถียร บางตัวมีการเชื่อมต่อในตัว เช่น IO-Link และ IP 67 ด้านสิ่งแวดล้อม
การใช้งานสำหรับเซ็นเซอร์ภาพถ่ายขนาดเล็กรวมถึงอุปกรณ์การผลิตที่มีความแม่นยำในโรงงานอุตสาหกรรม 4.0 การจัดการเวเฟอร์ใน สารกึ่งตัวนำ การดำเนินงานด้านการผลิต และการตรวจหาออกซิเจนในเลือดด้วยแสง (PPG) (SpO2) ในเครื่องวัดออกซิเจนในเลือด
คำถามที่พบบ่อยนี้จะทบทวนการออกแบบเซ็นเซอร์ไมโครโฟโต้ต่างๆ และวิธีการปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน
เซ็นเซอร์ภาพถ่ายไมโครช่องตัวส่งจะตรวจจับการมีอยู่ของวัตถุขณะที่มันผ่านช่องหรือรูรับแสง และขัดขวางลำแสงจากตัวส่งสัญญาณ นอกจากการจดจำวัตถุแล้ว เซ็นเซอร์เหล่านี้ยังสามารถใช้เพื่อระบุตำแหน่งวัตถุได้อย่างแม่นยำอีกด้วย แกนแสงของตัวส่งและตัวรับได้รับการแก้ไข ทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น เซ็นเซอร์เหล่านี้มีการกำหนดค่าและประเภทตัวเชื่อมต่อที่หลากหลาย (รูป 1).
เซนเซอร์ภาพถ่ายขนาดเล็กแบบลำแสงทะลุประกอบด้วยหน่วยตัวส่งและตัวรับแยกกัน ทำงานบนหลักการเดียวกันกับเซ็นเซอร์แบบสล็อต แต่ตัวส่งและตัวรับสามารถวางแยกจากกัน และเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการแยกจากกันในการตรวจจับระยะไกล การจัดตำแหน่งตัวส่งและตัวรับอย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญเมื่อใช้เซ็นเซอร์เหล่านี้
เซ็นเซอร์ภาพถ่ายขนาดเล็กชนิดสะท้อนแสง บางครั้งเรียกว่าเซ็นเซอร์แบบกระจายแสง ซึ่งมีตัวส่งและตัวรับอยู่ในตัวเดียวกัน โมดูล. เมื่อวัตถุเข้าสู่พื้นที่ตรวจจับ แสงจะสะท้อนไปยังตัวรับ เซ็นเซอร์ภาพถ่ายขนาดเล็กชนิดสะท้อนแสงบางรุ่นได้รับการออกแบบมาให้สามารถจดจำเครื่องหมายที่พิมพ์บนบรรจุภัณฑ์ได้ เซ็นเซอร์สะท้อนแสงแบบจำกัดได้รับการออกแบบพิเศษเพื่อให้ทำงานในที่ที่มีวัตถุพื้นหลังซึ่งอาจทำให้ประสิทธิภาพการตรวจจับไม่เสถียร
เซ็นเซอร์ภาพถ่ายขนาดเล็กแบบสะท้อนแสงได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ต้องการระยะการตรวจจับที่ไกล ตัวส่งและตัวรับอยู่ในโมดูลแยกกัน และต้องมีการจัดตำแหน่งเพื่อการทำงานที่เหมาะสม เมื่อวัตถุผ่านลำแสงจากตัวส่งสัญญาณ มันจะปิดกั้นแสงไม่ให้เข้าถึงตัวรับและตรวจพบ ความจำเป็นในการจัดตำแหน่งตัวส่งและตัวรับที่แม่นยำทำให้เซนเซอร์ประเภทนี้ได้รับความแม่นยำสูงได้ยาก
เครื่องวัดความอิ่มตัวของออกซิเจน
เครื่องวัดออกซิเจนในเลือดแบบพัลส์ใช้คุณลักษณะการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันของเฮโมโกลบินที่มีออกซิเจน (HbO2) และฮีโมโกลบินที่ไม่มีออกซิเจน (RHb) ที่ความยาวคลื่นจำเพาะของแสง เครื่องวัดออกซิเจนในเลือดแบบพัลส์ถูกนำมาใช้โดยใช้ไฟ LED สองดวง, LED สีแดง 660 นาโนเมตร และ LED IR 940 นาโนเมตร และตัวรับโฟโตไดโอดที่ทำงานในรูปแบบการสะท้อนแสงในเซ็นเซอร์ไมโครภาพถ่ายที่มีการผสานรวมในระดับสูง
เซ็นเซอร์ทำงานในสามขั้นตอน ขั้นแรกให้ไฟ LED สีแดงเป็นจังหวะและวัดสัญญาณส่งคืน ถัดไป IR LED จะเป็นพัลส์และวัดสัญญาณส่งคืน ในที่สุด สัญญาณพื้นหลังจะถูกวัดโดยปิด LED ทั้งสองดวง เพื่อแยกการรบกวนจากแหล่งกำเนิดแสงภายนอก ฟังก์ชั่นการตรวจจับแบ่งออกเป็นโฟโตไดโอดสี่ตัวที่สามารถมัลติเพล็กซ์เป็นสองหรือสี่ช่องแสงแยกกันที่เชื่อมต่อกับบล็อกการประมวลผลสัญญาณอะนาล็อก ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการออกแบบ (รูป 3).
การจัดการเวเฟอร์
บางครั้งแม้แต่ไมโครเซนเซอร์ก็ใหญ่เกินไป ในโรงงานผลิตเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์อัตโนมัติ เวเฟอร์จะถูกย้ายระหว่างเครื่องประมวลผลในพ็อดรวมแบบเปิดด้านหน้าแบบพิเศษ (FOUPS) เมื่อเวเฟอร์ถูกวางใน FOUPS โดยตัวจัดการหุ่นยนต์ พวกมันอาจจะอยู่ในแนวที่ไม่ตรง บางช่องอาจจะว่างเปล่า หรือบางช่องอาจมีหลายเวเฟอร์ ตัวจัดการหุ่นยนต์ที่ได้รับ FOUPS จำเป็นต้องระบุเวเฟอร์ที่หายไป ไม่ตรงแนว หรือหลายเวเฟอร์ มิฉะนั้นเวเฟอร์ที่มีราคาแพงมากอาจได้รับความเสียหาย ส่งผลให้เกิดการสูญเสียทางการเงินอย่างมาก
เวเฟอร์ใน FOUPS มีความหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตร และไมโครเซนเซอร์ภาพถ่ายระบุเวเฟอร์จะต้องบางมาก สำหรับการใช้งานนี้ ไมโครเซ็นเซอร์ภาพถ่ายแบบธรรมดาที่มีแอมพลิฟายเออร์ในตัวมีขนาดใหญ่เกินไป เซนเซอร์ถ่ายภาพขนาดเล็กพิเศษพร้อมโมดูลแอมพลิฟายเออร์ภายนอกได้รับการพัฒนาแล้ว เซ็นเซอร์ทะลุลำแสงเหล่านี้ประกอบด้วยตัวส่งและตัวรับหนา 1.5 มม. ที่เชื่อมต่อกับโมดูลเครื่องขยายเสียงด้วยสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น (รูป 4). เมื่อติดตั้งในเอนด์เอฟเฟกต์ตัวจัดการเวเฟอร์ จะสามารถระบุช่องที่เติมอย่างถูกต้อง เวเฟอร์ที่เอียง และเวเฟอร์สองเท่าได้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้
สรุป
เซนเซอร์ถ่ายภาพขนาดเล็กมีแอมพลิฟายเออร์ในตัวและพร้อมสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตรวจจับวัตถุและการวางตำแหน่ง แต่มีการออกแบบที่กำหนดเองสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง เช่น เครื่องวัดออกซิเจนในเลือด และอุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุในโรงงานเซมิคอนดักเตอร์
อ้างอิง
การออกแบบและการสร้างเซ็นเซอร์ออปติคัลแบบบางและไมโครออปติคอลสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว เซ็นเซอร์ MDPI
ไมโครโฟโตอิเล็กทริคเซนเซอร์พานาโซนิค
ไมโครเซนเซอร์ภาพถ่าย Omron
โมดูลเซ็นเซอร์ออปติคัล PPG พร้อมตัวส่งสัญญาณสีแดง/IR ในตัวและ AFE, อุปกรณ์อะนาล็อก
การทำแผนที่เวเฟอร์ที่เชื่อถือได้ Balluff