CN105929513B - 一种导光光缆、自动光学检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导光光缆、自动光学检测仪，用以提升导光光缆的传光效率，延长导光光缆的寿命，使得出射光源区域照度均匀。导光光缆包括包层管和光窗，其中，还包括设置在所述包层管和所述光窗围设区域内的液芯，所述液芯的折射率小于所述包层管的折射率，所述液芯为液体的导光介质。

Description

一种导光光缆、自动光学检测仪

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种导光光缆、自动光学检测仪。

背景技术

随着薄膜晶体管液晶显示面板(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，TFT-LCD)制造过程中玻璃基板的面积越来越大，生产过程中检测玻璃基板的不良显得尤为重要，自动光学检测仪因其在生产制造过程中能够对玻璃基板的不良进行自动化和智能化的检测，因此自动光学检测仪被广泛的应用到液晶显示面板领域。

自动光学检测仪是利用光学方式获取产品表面形态，以影像处理来检出异物或图案异常等瑕疵的仪器。若要准确的实现对产品上的缺陷进行识别，必须首先获取产品的高清晰图像，此时除了要求有极高分辨率的镜头外，光源也发挥着非常重要的作用。自动光学检测仪光学系统主要是通过导光光缆将光源发出的光传导至机台以实现照明、检测功能。

现有技术的导光光缆采用光纤束的导光光缆，具体结构如图1所示，采用光纤束的导光光缆包括包层管12、光窗11、玻璃或石英光纤束13，该光纤束的导光光缆的有效通光面积如图2所示。

但是现有技术采用光纤束的导光光缆存在以下几点缺陷：

第一、采用光纤束的导光光缆由成百上千根细光纤填空而成，这种因单丝集束时填充率不足存在空隙的导光光缆，传输时会引起耦合损耗，造成光强损失；

第二、导光光缆内的玻璃或石英光纤束会因使用中的反复弯曲而导致断丝和传光效率下降的问题；

第三、玻璃或石英光纤束有效通光面积不足，导致出射光源区域照度不均匀。

发明内容

本发明实施例提供了一种导光光缆、自动光学检测仪，用以提升导光光缆的传光效率，延长导光光缆的寿命，使得出射光源区域照度均匀。

本发明实施例提供的一种导光光缆，包括包层管和光窗，其中，还包括设置在所述包层管和所述光窗围设区域内的液芯，所述液芯的折射率小于所述包层管的折射率，所述液芯为液体的导光介质。

由本发明实施例提供的导光光缆，由于导光光缆包括设置在包层管和光窗围设区域内的液芯，液芯为液体的导光介质，因此与现有技术的导光光缆采用玻璃或石英光纤束的导光介质相比，本发明实施例中的液芯的填充率可以达到100％，能够有效的避免填充率不足存在空隙而引起的耦合损耗，以及能够避免现有技术因使用过程中反复弯曲所导致的断丝和传光效率下降的问题；另外，采用液芯填充的导光光缆的通光截面为同一种介质，可以确保有效通光口径最大化。

较佳地，所述包层管包括内包层管和外包层管，还包括设置在所述内包层管和所述外包层管之间的光固化层，所述光固化层用于当所述内包层管和/或所述外包层管发生损坏时，与照射到该光固化层上的光发生固化反应，防止所述液芯外流。

较佳地，所述光固化层的材料为可见光固化树脂。

较佳地，所述液芯为无机溶液。

较佳地，所述无机溶液为氯化钠溶液。

较佳地，所述氯化钠溶液的浓度小于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度。

较佳地，所述光窗的光线入射面设置为球面。

较佳地，所述包层管的材料为包含无机纳米粒子与有机基质的材料；或为丙烯聚合物组合物。

较佳地，所述导光光缆的截面形状为圆环，所述圆环的内径为40毫米。

本发明实施例还提供了一种自动光学检测仪，该自动光学检测仪包括上述的导光光缆。

附图说明

图1为现有技术采用光纤束的导光光缆的结构示意图；

图2为现有技术的导光光缆的有效通光面积示意图；

图3为本发明实施例提供的一种导光光缆的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一导光光缆的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的导光光缆的有效通光面积示意图；

图6为本发明实施例采用液芯的导光光缆和现有技术采用光纤束的导光光缆的传光效率模拟示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种导光光缆、自动光学检测仪，用以提升导光光缆的传光效率，延长导光光缆的寿命，使得出射光源区域照度均匀。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的导光光缆。

如图3所示，本发明具体实施例提供了一种导光光缆，包括包层管12和光窗11，其中，本发明具体实施例提供的导光光缆还包括设置在包层管12和光窗11围设区域内的液芯31，液芯31的折射率小于包层管12的折射率，液芯31为液体的导光介质。

在实际生产过程中，包层管12使用柔性聚合物材料制作，优选地，本发明具体实施例中包层管12的材料为包含无机纳米粒子与有机基质的材料；或为丙烯聚合物组合物。丙烯聚合物组合物具有较好的柔韧性和透明性，折射率约为1.5左右，丙烯聚合物组合物通常具有的挠曲模量低于500兆帕(Mpa)，通过丙烯聚合物组合物制成的包层管12弯曲过程中不易损坏，对导光光缆整体起保护作用。

另外，本发明具体实施例中包层管12的材料选择包含无机纳米粒子与有机基质的材料时，具体实施时，通过将具有高折光指数的无机纳米粒子与聚合物在纳米至亚微米级范围内结合形成包含无机纳米粒子与有机基质的有机、无机杂化材料，这种杂化材料在具有丙烯聚合物组合物柔韧性和透明性的同时，还具有高折射率。

具体地，如图4所示，本发明具体实施例中的包层管包括内包层管41和外包层管42，本发明具体实施例中的导光光缆还包括设置在内包层管41和外包层管42之间的光固化层43，光固化层43用于当内包层管41和/或外包层管42发生损坏时，与照射到该光固化层43上的光发生固化反应，防止液芯31外流。

优选地，本发明具体实施例中的光固化层43的材料为可见光固化树脂，可见光固化树脂是一种变性聚醚乙烯酯，能在可见光波段(400纳米到760纳米)与可见光发生光固化反应。

如图4所示，当内包层管41出现损坏时，内包层管41内部溢出的光能够迅速与光固化层43发生光固化反应，从而能够很好的阻止液芯31外流；当外包层管42出现损坏时，导光光缆外部环境中的光能够迅速与光固化层43发生光固化反应，从而能够很好的阻止液芯31和光固化层43的外流。因此，光固化层43的设置，使得本发明具体实施例中的导光光缆能够在内包层管和/或外包层管损坏时达到自行修复的效果。

优选地，本发明具体实施例中的导光光缆的截面形状为圆环，该圆环的内径为40毫米(mm)，当然，在实际生产过程中，可以根据实际生产需要进行设定，本发明具体实施例并不对导光光缆的具体截面尺寸做限定。

如图4所示，光窗11设置在导光光缆两端，作为光线的入射面和出射面，优选地，本发明具体实施例中光窗11的光线入射面设置为球面，球面形状的入射面有利于接收更多的光线。

如图3和图4所示，优选地，本发明具体实施例中的液芯31为无机溶液。在实际生产过程中，由于导光光缆中会传导亮度很高的照明光，液芯31若选择有机溶液，有机溶液的溶质析出后受到光照的加热容易遭到破坏，进而会导致导光光缆的传光效率下降；并且，析出的有机溶液的溶质的颗粒较大，较大的颗粒会沉积到光窗11的表面，进而影响光窗入射面接收到的光，以及光窗出射面射出的光。

优选地，本发明具体实施例中的无机溶液为氯化钠(NaCl)溶液，氯化钠溶液的浓度小于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度；若在实际生产过程中，氯化钠溶液的浓度大于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度，在强光照射加热的状态下，氯化钠溶液会析出颗粒较大的晶体，这样会导致导光光缆的传光效率下降，并且，析出的颗粒较大的晶体同样会沉积到光窗的表面，进而影响光窗入射面接收到的光，以及光窗出射面射出的光。

如图3和图4所示，本发明具体实施例中氯化钠溶液的浓度小于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度，在强光照射加热的状态，会析出较多的氯化钠小分子团32，氯化钠溶液中的溶质分子会存在一个动态的过程，即溶质在溶剂里总是处于离子和小分子团的相互转化的动态平衡过程。本发明具体实施例析出的氯化钠小分子团32会对传播的光线起到散射的作用，使光线在导光光缆中的分布更加均匀，出口处的照明均匀度更好。

本发明具体实施例中氯化钠溶液浓度及其折射率的关系可以采用如下的经验公式得到：

n＝1.33931+0.00186x

其中：n表示氯化钠溶液的折射率，x表示氯化钠溶液的浓度。

在实际生产过程中，本发明具体实施例在保证氯化钠溶液的折射率小于包层管的折射率的前提下，氯化钠溶液的浓度在小于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度的情况下，将氯化钠溶液的浓度设置的越高越有利于光在导光光缆中的传输。

本发明具体实施例提供的导光光缆的有效通光面积如图5所示，由于本发明具体实施例中的导光光缆采用液体状的液芯作为导光介质，因此本发明具体实施例中的导光光缆的填充率达到100％，与现有技术相比，本发明具体实施例中的导光光缆的有效通光面积有大幅提升。

本发明具体实施例液体填充率100％的导光光缆可以避免采用玻璃或石英光纤束中因单丝集束时填充率不足存在空隙而引起的耦合损耗；同时不存在因使用过程中反复弯曲所导致的断丝和传光效率下降的问题。另外，液体填充的导光光缆的通光截面为同一种介质，可以确保有效通光口径最大化。因此，本发明具体实施例的导光光缆在传光效率、寿命延长、出射光均匀度等方面明显优于现有技术采用玻璃或石英光纤束的导光光缆。

为了更好的证明本发明具体实施例中的导光光缆的传光效率优于现有技术的导光光缆的传光效率，分别对本发明具体实施例采用液芯的导光光缆和现有技术采用玻璃或石英光纤束的导光光缆的传光效率进行了模拟，模拟结果如图6所示，图中61表示采用液芯的导光光缆的传光效率曲线，62表示采用玻璃或石英光纤束的导光光缆的传光效率曲线，从图中可以看出，在可见光波段内，采用液芯的导光光缆的传光效率约为采用玻璃或石英光纤束的导光光缆的传光效率的1.6倍，且本发明具体实施例中采用液芯的导光光缆的传光效率在可见光波段更稳定。

本发明具体实施例还提供了一种自动光学检测仪，该自动光学检测仪包括本发明具体实施例提供的上述导光光缆，由于本发明具体实施例提供的导光光缆与现有技术的导光光缆相比，传光效率更高、寿命更长、出射光均匀度更好，因此采用包括本发明具体实施例的导光光缆的自动光学检测仪对产品进行检测时，可以大幅度提升自动光学检测仪的检测效率，加快工厂生产节拍。

综上所述，本发明具体实施例提供一种导光光缆，包括包层管和光窗，其中，还包括设置在包层管和光窗围设区域内的液芯，液芯的折射率小于述包层管的折射率，液芯为液体的导光介质。由于本发明具体实施例的导光光缆的导光介质采用液体的导光介质，与现有技术的导光光缆采用玻璃或石英光纤束的导光介质相比，液芯的填充率可以达到100％，能够有效的避免填充率不足存在空隙而引起的耦合损耗，以及能够避免现有技术因使用过程中反复弯曲所导致的断丝和传光效率下降的问题；另外，采用液芯填充的导光光缆的通光截面为同一种介质，可以确保有效通光口径最大化。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种导光光缆，包括包层管和光窗，其特征在于，还包括设置在所述包层管和所述光窗围设区域内的液芯，所述液芯的折射率小于所述包层管的折射率，所述液芯为液体的导光介质；

所述包层管包括内包层管和外包层管，还包括设置在所述内包层管和所述外包层管之间的光固化层，所述光固化层用于当所述内包层管和/或所述外包层管发生损坏时，与照射到该光固化层上的光发生固化反应，防止所述液芯外流。

2.根据权利要求1所述的导光光缆，其特征在于，所述光固化层的材料为可见光固化树脂。

3.根据权利要求1所述的导光光缆，其特征在于，所述液芯为无机溶液。

4.根据权利要求3所述的导光光缆，其特征在于，所述无机溶液为氯化钠溶液。

5.根据权利要求4所述的导光光缆，其特征在于，所述氯化钠溶液的浓度小于该氯化钠溶液饱和状态时的溶液浓度。

6.根据权利要求1所述的导光光缆，其特征在于，所述光窗的光线入射面设置为球面。

7.根据权利要求1所述的导光光缆，其特征在于，所述包层管的材料为包含无机纳米粒子与有机基质的材料；或为丙烯聚合物组合物。

8.根据权利要求1所述的导光光缆，其特征在于，所述导光光缆的截面形状为圆环，所述圆环的内径为40毫米。

9.一种自动光学检测仪，其特征在于，包括权利要求1-8任一权利要求所述的导光光缆。