CN102135664B

CN102135664B - 光束修正投射设备

Info

Publication number: CN102135664B
Application number: CN2010101051820A
Authority: CN
Inventors: 詹方兴; 林宜贤
Original assignee: Honglai Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Hirose Opto Co Ltd
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: CN102135664A

Abstract

一种光束修正投射设备，用以修正一光源沿一投射方向所投射的检测光束，并沿投射方向依序包含一导光片、一镜组与一菲涅尔透镜组，导光片将检测光束放大并均匀化，镜组具有一第一有效焦距F1，并包含一凹凸透镜、一凸凹透镜以及一双凸透镜，其焦距分别为f1、f2、f3。菲涅尔透镜组具有一第二有效焦距F2，用以将检测光束平行化。其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，2.0≤f1/f3≤3.0，0.1≤F1/F2≤0.4，凸凹透镜与凹凸透镜相距2mm～8mm，双凸透镜与凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm，且菲涅尔透镜组与镜组相距180mm～500mm。

Description

光束修正投射设备

技术领域

本发明关于一种光束修正投射设备，尤指一种应用于光学检测系统中，用以修正一检测光束的光束修正投射设备。

背景技术

按，于液晶显示器或大型印刷电路版等制造生产线中，具有一光学检测步骤，将检测光束投射在基板上，撷取该影像进行画面处理以检查制品。

在公知技术的光学检测系统中，由光束投射设备所投射的检测光束的光线路径较为紊乱，在检测立体对象时，常会形成漫射而造成检测影像上有黑点的产生，产生检测误差的问题。

再者，为了容易检查缺陷，检测光束以高照度为宜，使公知光学检测系统需使用大光量光源，设备费、转运费提高。同时，检测光束投射在基板上时，由于均匀度不佳，光线强度会随着偏离投射中心点而变低，产生基板周边变暗而导致检测精密度下降的问题。

针对上述公知技术的光学检测系统中，检测光束光线路径紊乱，均匀度不佳及照度需求高等问题，本案发明人提出一种光束修正投射设备，经由将检测光束放大、均匀化并平行化将问题改善解决。

发明内容

本发明的目标为解决公知技术中光学检测系统的检测光束光线路径紊乱、均匀度不佳及照度需求高的问题，提供一种光束修正投射设备将检测光束放大、均匀化并且平行化，大幅降低照度需求并同时提升检测质量。

本发明的光束修正投射设备用以修正一光源沿一投射方向所投射的一检测光束，并沿投射方向依序包含一导光片、一镜组与一菲涅尔透镜(Fresnellens)组。其中，镜组具有一第一有效焦距(EFL，effective focal length)F1，菲涅尔透镜组具有一第二有效焦距F2，0.1≤F1/F2≤0.4，且菲涅尔透镜组与镜组相距180mm～500mm。

该镜组沿投射方向依序包含一凹凸透镜、一凸凹透镜与一双凸透镜，材质皆为折射率为1.62的玻璃。其中，凹凸透镜具有一第一凹面、一第一凸面与一第一焦距f1。凸凹透镜具有一第二凹面、一第二凸面与一第二焦距f2，该第二凸面面向该第一凸面。双凸透镜具有一第三凸面、一第四凸面与一第三焦距f3，该第三凸面面向该第二凹面。

其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，且2.0≤f1/f3≤3.0；凸凹透镜与凹凸透镜相距2mm～8mm，双凸透镜与凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm。

本发明的光束修正投射设备的导光片将检测光束均匀化并放大，然后凹凸透镜将该检测光束聚缩，凸凹透镜将检测光束放大，双凸透镜使检测光束再次聚缩，最后，菲涅尔透镜组将该检测光束平行化，并投射至一待检测物件。

相较于公知技术，本发明的光束修正投射设备照度由于可将检测光束放大、均匀化并且平行化，不仅增加光源使用效率而降低照度需求，更解决过去检测立体对象所产生的漫射问题以及均匀度不佳所导致的边缘照度不足的问题，大幅提升检测精密度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明光束修正投射设备的立体外观图；

图2为本发明光束修正投射设备的剖视图，亦为图1所标示的A-A断面示意图；

图3为本发明较佳实施例的检测光束路径图。

其中，附图标记

100-光束修正投射设备

101-壳体

200-灯箱

300-光导引管

400-待检测物件

1-导光片

2-镜组

3-菲涅尔透镜组

21-凹凸透镜

22-凸凹透镜

23-双凸透镜

211-第一凹面

212-第一凸面

222-第二凹面

221-第二凸面

231-第三凸面

232-第四凸面

IE-射入端

OE-射出端

I-投射方向

LB-检测光束

F1-第一有效焦距

F2-第二有效焦距

f1-第一焦距

f2-第二焦距

f3-第三焦距

具体实施方式

本发明的光束修正投射设备应用于一光学检测系统中以修正一检测光束，该检测光束用以投射至一待检测对象，该待检测物件可为液晶显示器或大型印刷电路版。以下列举本发明的一较佳实施例以兹说明。

请参阅图1，其为本发明光束修正投射设备的立体外观图。如图所示，光束修正投射设备100的壳体101具有一射入端IE以及一射出端OE，射入端IE供一可为光纤的光导引管300伸入，以将一灯箱200中的光源沿一投射方向I所投射的检测光束LB(未显示)导入光束修正投射设备100；射出端OE供修正后的检测光束LB(未显示)投射出，并照射至待检测物件(未绘制)。

请参阅图2，其为本发明光束修正投射设备的剖视图，亦为图1所标示的A-A断面示意图。如图所示，光束修正投射设备100在壳体101内沿投射方向I依序设置一导光片1、一镜组2及一菲涅尔透镜(Fresnel lens)组3。其中，菲涅尔透镜组3由二菲涅尔透镜所构成。

光导引管300由壳体101的射入端IE伸入壳体101内部，以将检测光束LB导入导光片1，检测光束LB并依序穿透镜组2及菲涅尔透镜组3，以进行后续一连串包含放大、均匀化与平行化等修正。最后，修正后的检测光束LB会从壳体101的射出端OE投射出。

镜组2具有一第一有效焦距(EFL，effective focal length)F1，菲涅尔透镜组3具有一第二有效焦距F2，第一有效焦距F1与第二有效焦距F2满足下列关系式：0.1≤F1/F2≤0.4。并且，菲涅尔透镜组3系与镜组2相距180mm～500mm。

在菲涅尔透镜组3与镜组2相距180mm～500mm的情况下，当0.1≤F1/F2≤0.2时，修正后检测光束LB的有效照射区域面积为6600mm²(330mm×20mm)；当0.2≤F1/F2≤0.4时，修正后检测光束LB的有效照射区域面积为4000mm²(200mm×20mm)。

在第一有效焦距F1与第二有效焦距F2满足下列关系式：0.1≤F1/F2≤0.4的情况下，当菲涅尔透镜组3与该镜组2相距180mm～270mm时，该检测光束LB的有效照射区域面积在4000mm²(200mm×20mm)以内；当该菲涅尔透镜组3与该镜组2相距400mm～500mm时，该检测光束LB的有效照射区域面积可达6000mm²(300mm×20mm)以上。

继续参阅图2。该镜组22沿投射方向I依序包含一凹凸透镜21、一凸凹透镜22与一双凸透镜23，材质皆为折射率为1.62的玻璃。其中，凹凸透镜21具有一第一凹面211、一第一凸面212与一第一焦距f1；凸凹透镜22具有一第二凹面222、一第二凸面221与一第二焦距f2；双凸透镜23具有一第三凸面231、一第四凸面232与一第三焦距f3。

其中，第二凸面221面向第一凸面212，第三凸面231面向该第二凹面222。凸凹透镜22与凹凸透镜21相距2mm～8mm，双凸透镜23与凸凹透镜22相距3.1mm～9.2mm。

同时，第一焦距f1、第二焦距f2与第三焦距f3之间满足下列关系式：1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，且2.0≤f1/f3≤3.0。

当检测光束LB经由光导引管300引入本发明光束修正投射设备100的导光片1，导光片1对检测光束LB的均匀性做第一次提升，并将检测光束LB放大三倍。接着，请参阅图3，其为本发明较佳实施例的检测光束路径图。如图所示，检测光束LB自导光片1射出后，射入凹凸透镜21的第一凹面211。凹凸透镜21将检测光束LB聚缩，以增加检测光束LB由第一凸面212射出后，射入凸凹透镜22的光线数。

检测光束LB射入凸凹透镜22的第二凸面221后，受凸凹透镜22放大并由第二凹面222射出。接着，检测光束LB射入双凸透镜23的第三凸面231，受双凸透镜23再次聚缩，并由第四凸面232射出。利用镜组2中凹凸透镜21、凸凹透镜22与双凸透镜23分别所进行的聚缩、放大、再聚缩的过程，可将检测光束LB放大3～5倍。如此不仅降低菲涅尔透镜组3所需尺寸的大小，更可有效利用光源不致浪费边缘光线。

检测光束LB由双凸透镜23射出后，在第三焦距F3聚集并再次发散，并射入菲涅尔透镜组3。菲涅尔透镜组3将检测光束LB有目的的缩束，以将检测光束LB的光线以特定角度打在待检测对象400上。修正后检测光束LB经由待检测对象400反射后，射入镜头以在光学检测系统的影像传感器(未绘制)上产生待检测对象400的影像，以供一瑕疵模块(未绘制)依据该影像判定该待检测对象400是否具有瑕疵，达成光学检测的目的。

在本发明的光束修正投射设备100的应用中，当该检测光束LB放大率为20倍时，待检测对象400的边缘辉度值为中心辉度值的60％。当该检测光束LB放大率为5倍时，待检测对象400的边缘辉度值为中心辉度值的90％。由此可知，本发明的光束修正投射设备100可有效提升检测光束LB的均匀度，避免待检测对象400周边照度不足的问题。

同时，本发明的光束修正投射设备100的光源照度需求为50000lx，约仅为公知技术所需光源强度的一半。更甚者，本发明的光束修正投射设备100可利用上述各构件的作用产生接近平行的光束，特别能解决公知技术中立体的待检测对象400产生漫射的问题，应用在LCD面板的检测中，可达成90％以上的精确度。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims

1.一种光束修正投射设备，其特征在于，用以修正一光源沿一投射方向所投射的一检测光束，并沿该投射方向依序包含：

一导光片，借以将该检测光束放大并均匀化；

一镜组，具有一第一有效焦距F1，并且沿该投射方向依序包含：

一凹凸透镜，具有一第一凹面与一第一凸面与一第一焦距f1，并用以将该检测光束聚缩；

一凸凹透镜，具有一第二凹面、一第二凸面与一第二焦距f2，该第二凸面面向该第一凸面，并用以将该检测光束放大；以及

一双凸透镜，具有一第三凸面与一第四凸面与一第三焦距f3，该第三凸面面向该第二凹面，并用以使该检测光束再次聚缩；以及

一菲涅尔透镜组，具有一第二有效焦距F2，并用以将该检测光束平行化后，投射至一待检测物件；

其中，1.5≤f1/F1≤3.5，-1.0≤f1/f2≤-0.2，2.0≤f1/f3≤3.0，0.1≤F1/F2≤0.4，该凸凹透镜与该凹凸透镜相距2mm～8mm，该双凸透镜与该凸凹透镜相距3.1mm～9.2mm，且该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～500mm。

2.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当0.1≤F1/F2≤0.2时，该检测光束的有效照射区域面积为6600mm²。

3.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当0.2≤F1/F2≤0.4时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm²。

4.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当该菲涅尔透镜组与该镜组相距180mm～270mm时，该检测光束的有效照射区域面积为4000mm²以内。

5.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当该菲涅尔透镜组与该镜组相距400mm～500mm时，该检测光束的有效照射区域面积为6000mm²以上。

6.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，该凹凸透镜、该凸凹透镜与该双凸透镜的折射率为1.62。

7.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当该检测光束放大率为20倍时，待测对象的边缘辉度值为该待测对象的中心辉度值的60％。

8.如权利要求1所述的光束修正投射设备，其特征在于，当该检测光束放大率为5倍时，待测对象的边缘辉度值为该待测对象的中心辉度值的90％。