CN115031629A - 一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，用于对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，样品包括两个待胶合的棱镜，两个棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，特征在于，包括：照明部、成像部以及样品部，其中，照明部用于提供沿第一水平方向照射的入射光；成像部用于成像，包括CCD相机、透镜以及物镜，CCD相机、透镜以及物镜在第二水平方向依次设置，第二水平方向与第一水平方向垂直；以及样品部包括分光镜，分光镜设置在透镜以及物镜之间，其中，样品设置在物镜的远离透镜的一侧，CCD相机与外部的成像装置连接，入射光经分光镜折射后照射在样品上，样品反射的光干涉后经过物镜、分光镜以及管镜被CCD相机接收。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法。
背景技术
分光棱镜是一种镀膜玻璃。在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和透射，光束就被分为两束或更多束。胶合立方体分光棱镜也称作分光棱镜的优点是在仪器中装调方便，而且由于膜层不是暴露在空气中，不易损坏和腐蚀，因而对膜层材料的机械、化学稳定性要求较低。
分光棱镜是现代光电显示，光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一，但随着科技发展，在航空航天发动机、半导体光学掩模版、芯片、光刻机等领域对精度的要求已达到纳米量级，此时，检测仪器本身的系统误差已不可忽略，其中，仪器中的分光镜在胶合过程中的误差可通过本发明得到极大改善。
现有技术中，胶合立方体分光棱镜的制作流程一般为：玻璃切割--斜面镀膜--两斜面胶合--表面镀膜。在两斜面胶合的过程中，大多都是用一束光打在棱镜上通过观察光斑来确认两斜面是否对准，然后用手进行调整，或者直接用肉眼观察棱镜的对准情况，再通过手进行调整。这些方式因检测、调整手段粗糙，很容易导致胶合后的棱镜出现错位等一系列问题，从而影响成品的良品率，造成资源的浪费，也会因成品精度不高给相关科研实验带来不必要的误差。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法。
本发明提供了一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，用于对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，样品包括两个待胶合的棱镜，两个棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，特征在于，包括：照明部、成像部以及样品部，其中，照明部用于提供沿第一水平方向照射的入射光；成像部用于成像，包括CCD相机、透镜以及物镜，CCD相机、透镜以及物镜在第二水平方向依次设置，第二水平方向与第一水平方向垂直；以及样品部包括分光镜，分光镜设置在透镜以及物镜之间，其中，样品设置在物镜的远离透镜的一侧，CCD相机与外部的成像装置连接，入射光经分光镜折射后照射在样品上，样品反射的光干涉后经过物镜、分光镜以及管镜被CCD相机接收。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征：其中，照明部为科勒照明单元，科勒照明单元包含光源、第一透镜以及第二透镜，光源、第一透镜以及第二透镜依次设置在第一水平方向。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征：其中，透镜为管镜。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征，其中，分光镜为薄膜分光镜、平板分光镜、普通分光镜以及偏振分光镜中的任意一种。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征，其中，成像部还包括偏振片，偏振片沿着第二水平方向设置在分光镜和样品之间，
分光镜折射后的光经过偏振片后照射在装置中，样品反射的光原路返回经过偏振片发生干涉，干涉光经过物镜、分光镜以及管镜被CCD相机接收。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征，其中，分光镜为偏振分光镜，偏振分光镜设置在第一水平方向和第二水平方向的中心，偏振分光镜和光源之间还设置有起偏器，偏振分光镜和物镜之间还设置有λ/4波片，偏振片的透光轴调节到只有S光入射到偏振分光镜并且和波片的快轴交角45°，其中λ表示光的波长。
在本发明提供的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置中，还可以具有这样的特征，其中，照明部还包括至少两个反光镜，用于使光路发生反折。
本发明还提供了一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的方法，该方法使用检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置以及成像装置来对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，样品包括两个待胶合的棱镜，两个棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，光源发出的光经分光镜转折汇聚在物镜后焦面处；步骤2，样品反射的光干涉后经过物镜和管镜被CCD接收；步骤3，成像装置根据CCD接收的光进行成像，得到条纹图像；步骤4，沿着斜面移动其中一个棱镜，从成像装置可以观察到条纹图像随之变化；步骤5，根据条纹变化情况最终确定胶合位置。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，包括：照明部、成像部以及样品部，其中，照明部能够提供沿第一水平方向照射的入射光；成像部包括CCD相机、透镜以及物镜，CCD相机、透镜以及物镜在第二水平方向依次设置，第二水平方向与第一水平方向垂直，成像部用于成像，以及样品部包括分光镜，分光镜设置在透镜以及物镜之间，其中，样品设置在物镜的远离透镜的一侧，CCD相机与外部的成像装置连接，入射光经分光镜折射后照射在样品上，样品反射的光干涉后经过物镜、分光镜以及管镜被CCD相机接收。所以，该测试装置本身的系统误差很小，在检测、调整过程中精细，会减小胶合后的棱镜出现错位等一系列问题，使成品率大大提高，不易造成资源的浪费。
附图说明
图1是本发明的实施例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置的干涉显微系统结构示意图；
图2是本发明的变形例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置的偏振干涉显微系统结构示意图；
图3是本发明的变形例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置的偏振片摆放位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法作具体阐述。
<实施例>
图1是本发明的实施例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置的干涉显微系统结构示意图。
如图1所示，检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置100用于对样品32进行检测，样品32设置在物镜23的远离管镜22的一侧，检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置100包括照明部10、成像部20以及样品部30。
照明部10为科勒照明单元包含光源11、第一透镜12以及第二透镜13。光源11、第一透镜12、第二透镜13依次设置在第一水平方向，用于提供沿第一水平方向照射的入射光。
成像部20包括CCD相机21、透镜22、物镜23。成像部20用于成像。在本实施例中，透镜22为管镜。CCD相机21、管镜22以及物镜23依次设置在第二水平方向，CCD相机21与外部的成像装置连接。装置100中的第一水平方向与第二水平方向垂直。
样品部30包括分光镜31和固定调节器件，分光镜31设置在管镜22和物镜23之间，分光镜31可以采用薄膜分光镜、平板分光镜、普通分光镜以及偏振分光镜中的任意一种，在本实施例中，分光镜采用薄膜分光镜。固定调节器件的编号在图中未显示，固定调节器件为一些用于固定和调节装置的零部件。可根据需要在系统中加入视场光阑来调节视场大小。
入射光由光源11发出，经过薄膜分光镜31折射后，照射在样品32上，样品32反射的光干涉后经过物镜23、分光镜31以及管镜22被CCD相机21接收。
一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法100的使用步骤如下：
步骤1，光源11发出的光经过第一透镜12和第二透镜13照射到分光镜31，经过分光镜31转折汇聚在物镜23后焦面处，样品32位于后焦面处；
步骤2，光照射到样品32后焦面处，反射的光干涉后经过物镜23和管镜22被CCD相机21接收；
步骤3，成像装置根据CCD相机21接收的光进行成像，得到条纹图像；
步骤4，沿着斜面移动其中一个棱镜321，从成像装置可以观察到条纹图像随之变化；
步骤5，条纹变化情况最终确定胶合位置。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法，能够对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，样品包括两个待胶合的棱镜，两个棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，特征在于，包括：照明部、成像部以及样品部，其中，照明部用于提供沿第一水平方向照射的入射光；成像部用于成像，包括CCD相机、透镜以及物镜，CCD相机、透镜以及物镜在第二水平方向依次设置，第二水平方向与第一水平方向垂直；以及样品部包括分光镜，分光镜设置在透镜以及物镜之间，其中，样品设置在物镜的远离透镜的一侧，CCD相机与外部的成像装置连接，入射光经分光镜折射后照射在样品上，样品反射的光干涉后经过物镜、分光镜以及管镜被CCD相机接收。所以，该测试装置本身的系统误差很小，在检测、调整过程中精细，会减小胶合后的棱镜出现错位等一系列问题，使成品率大大提高，不易造成资源的浪费。
传统的照明方式中聚光镜直接将照明光源的像成在样本平面，样本平面与光源发光面共轭，这导致了不均一、明暗变化的照明效果，而科勒照明很好地解决了这一问题。
采用薄膜分光镜可以获取特定能量比的透射和反射光，可以实现分光。
该检测方法用于检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置以及成像装置来对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，检测误差小，样品包括两个待胶合的棱镜，两个棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，精细，成像明显，使之测试位置准确。
<变形例>
变形例提供了一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法，其与实施例的区别在于在变形例中设置有偏振片和起偏器。变形例中与实施例相同的结构用相同的序号表示。
图2是本发明的变形例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法的偏振干涉显微系统结构示意图；
图3是本发明的变形例中检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法的偏振片摆放位置示意图。
如图2、图3所示，在变形例中，分光镜31的后方加入偏振片33’，偏振片33’设置在分光镜31和样品32之间，分光镜31折射后的光经过偏振片33’后照射在样品32上，样品32反射的光原路返回经过偏振片33’发生干涉，干涉光经过物镜23、分光镜31以及管镜22被CCD相机21接收。在变形例中，分光镜31为偏振分光镜，偏振分光镜31’设置在第一水平方向和第二水平方向的中心。偏振分光镜31’和光源11之间设置有起偏器，在图中未显示，偏振分光镜31’和物镜23之间设置有λ/4波片34，λ表示光的波长，偏振片33’的透光轴调节到只有S光入射到偏振分光镜31’并且和波片34的快轴交角成45°。
在本发明变形例中的偏振干涉显微检测系统，光源11发出的光经偏振片33’后变为偏振方向和偏振片33’透光轴方向相同的线偏振光，并可正交分解为s光和p光入射到样品，到达样品分界面时s光反射，p光透射，s光和p光到达边界反射的光原路返回经过偏振片33’后发生干涉，通过偏振片33’可将其合并至偏振方向与透光轴相同，以此发生干涉后通过管镜23被CCD相机21接收，通过移动部分样品，在电脑上可观测到相应的条纹图像，根据条纹变化情况最终定位在最准确位置。
变形例的作用与效果
根据本变形例所涉及的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，除与实施例相同的部分外，光源11发出的光经偏振片33’后变为偏振方向和偏振片33’透光轴方向相同的线偏振光，并可正交分解为s光和p光入射到样品，到达样品分界面时s光反射，p光透射，s光和p光到达边界反射的光原路返回经过偏振片33’后发生干涉，通过偏振片33’可将其合并至偏振方向与透光轴相同，以此发生干涉后通过管镜23被CCD21接收，通过移动部分样品，在电脑上可观测到相应的条纹图像，根据条纹变化情况最终定位在最准确位置。
采用偏振片33’可只允许在某一方向振动的光波通过，而其他方向振动的光将被全部或部分地被阻挡，从而精准的测试位置。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
例如，本实施例科勒照明单元中，在保证光源的像成在物镜后焦面的前提下，两个透镜可用若干透镜代替；科勒照明单元也可以采用非科勒照明单元，在本实施例照明部的第二透镜后设置两个第一反光镜，反光镜的使用能够使光路发生反折。
Claims (8)
1.一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，用于对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，所述样品包括两个待胶合的棱镜，两个所述棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，特征在于，包括：
照明部，用于提供沿第一水平方向照射的入射光；
成像部，用于成像，包括CCD相机、透镜以及物镜，所述CCD相机、所述透镜以及所述物镜在第二水平方向依次设置，所述第二水平方向与所述第一水平方向垂直；以及
样品部，包括分光镜，所述分光镜设置在所述透镜以及所述物镜之间，
其中，所述样品设置在所述物镜的远离所述透镜的一侧，
所述CCD相机与外部的成像装置连接，
所述入射光经所述分光镜折射后照射在所述样品上，所述样品反射的光干涉后经过所述物镜、所述分光镜以及所述管镜被所述CCD相机接收。
2.根据权利要求1所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述照明部为科勒照明单元，所述科勒照明单元包含光源、第一透镜以及第二透镜，所述光源、所述第一透镜以及所述第二透镜依次设置在所述第一水平方向。
3.根据权利要求1所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述透镜为管镜。
4.根据权利要求1所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述分光镜为薄膜分光镜、平板分光镜、普通分光镜以及偏振分光镜中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述成像部还包括偏振片，所述偏振片沿着所述第二水平方向设置在所述分光镜和所述样品之间，
所述分光镜折射后的光经过所述偏振片后照射在所述样品上，所述样品反射的光原路返回经过所述偏振片发生干涉，干涉光经过所述物镜、所述分光镜以及所述管镜被所述CCD相机接收。
6.根据权利要求4所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述分光镜为所述偏振分光镜，所述偏振分光镜设置在所述第一水平方向和所述第二水平方向的中心，所述偏振分光镜和所述光源之间还设置有起偏器，所述偏振分光镜和所述物镜之间还设置有λ/4波片，所述偏振片的透光轴调节到只有S光入射到所述偏振分光镜并且和所述波片的快轴交角45°，其中λ表示光的波长。
7.根据权利要求1所述的一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置，其特征在于：
其中，所述照明部还包括至少两个反光镜，用于使光路发生反折。
8.一种检测方法，用于使用权利要求1-7中任意一项所述的检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置以及成像装置来对样品在进行胶合前的胶合位置进行检测，所述样品包括两个待胶合的棱镜，两个所述棱镜均具有与彼此相贴合并用于与彼此进行胶合的斜面，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，所述光源发出的光经所述分光镜转折汇聚在所述物镜后焦面处；
步骤2，所述样品反射的光干涉后经过所述物镜和所述管镜被所述CCD接收；
步骤3，所述成像装置根据所述CCD接收的光进行成像，得到条纹图像；
步骤4，沿着所述斜面移动其中一个所述棱镜，从所述成像装置可以观察到所述条纹图像随之变化；
步骤5，根据所述条纹变化情况最终确定所述胶合位置。
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| CN202210643065.2A CN115031629A (zh) | 2022-06-08 | 2022-06-08 | 一种检测立方体分光棱镜胶合前定位的装置和方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117572592A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-02-20 | 南京东利来光电实业有限责任公司 | 一种分光棱镜等光程胶合装置 |
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2022
- 2022-06-08 CN CN202210643065.2A patent/CN115031629A/zh active Pending
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