CN115127482A - 角度测量系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种角度测量系统，包括光线投射装置与角度测量装置。光线投射装置发出激光穿射待测电子装置内的组装元件，并激光受到组装元件产生反射激光。角度测量装置具有傅立叶变换透镜组与图像传感器，傅立叶变换透镜组位于反射激光的光线路径上，反射激光通过傅立叶变换透镜组投射于图像传感器。其中，反射激光通过傅立叶变换透镜组的镜头表面的入射角度会改变反射激光投射于图像传感器上的位置。本申请通过激光对于组装元件进行测量，而反射后的激光通过傅立叶变换透镜组由图像传感器进行接收，从而确定组装元件的倾斜角度。

Description

角度测量系统

技术领域

本申请涉及电子装置的测量系统的技术领域，尤其涉及一种角度测量系统。

背景技术

目前来说，关于电子装置内部的电子零件安装倾斜问题的检测，其主要是在检测电子装置的性能时，电子装置的性能出现的差异来确定。对电子装置进行确认需要进行拆开电子装置检测，将有问题的电子零件放到数字显微镜下进行观察与测量。或者，通过监测相机对电子装置的可见的电子零件部位进行拍照，通过对比正常电子装置的电子零件的照片来确定安装倾斜问题。通过上述方式检测电子装置的电子零件的倾斜会发生很多问题。例如，测试需要对电子装置进行拆解，步骤繁琐，且对于电子装置的电子零件的微小倾斜很难通过照片进行比对或在显微镜下进行准确的测量。更进一步来说，在电子装置的性能出现偏差后，对于电子装置的拆解过程，不能确保电子装置内的电子零件的不受到拆解过程的影响，更降低检测结果的可信性。

发明内容

本申请实施例提供一种角度测量系统，其能够解决现有的角度测量方式的检测步骤繁琐，以及检测结果的可性度低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

提供了一种角度测量系统，包括：光线投射装置与角度测量装置。光线投射装置发出激光穿射待测电子装置内的组装元件，并激光受到组装元件产生反射激光；以及角度测量装置具有傅立叶变换透镜组与图像传感器，傅立叶变换透镜组位于反射激光的光线路径上，反射激光通过傅立叶变换透镜组投射于图像传感器；其中，反射激光通过傅立叶变换透镜组的镜头表面的入射角度会改变反射激光投射于图像传感器上的位置。

在其中一个实施例中，所述傅立叶变换透镜组包括第一透镜、第二透镜与第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜依序排列对应于所述镜头表面，所述反射激光通过所述镜头表面后，所述反射激光依序通过所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜投射于所述图像传感器。

在其中一个实施例中，所述第一透镜包括面向所述镜头表面的第一表面以及相对于所述第一表面的第二表面，所述第一表面的弧度为24.7，所述第二表面的弧度为147.8，所述第二透镜包括面向所述第一透镜的第三表面以及相对于所述第三表面的第四表面，所述第三表面的弧度为42.1，所述第四表面的弧度为-93.2，所述第三透镜包括面向所述第二透镜的第五表面以及相对于所述第五表面的第六表面，所述第五表面的弧度为12.7，所述第六表面的弧度为31.9。

在其中一个实施例中，所述镜头表面的中心点与所述第一透镜的所述第一表面的中心点距离为5mm，所述第一透镜的所述第二表面的中心点与所述第二透镜的所述第三表面的中心点距离为7.1mm，所述第二透镜的所述第四表面的中心点与所述第三透镜的所述第五表面的中心点距离为7mm，所述第三透镜的所述第六表面的中心点与所述图像传感器的中心点距离为7mm。

在其中一个实施例中，所述第一透镜的所述第一表面的中心点到所述第二表面的中心点的距离为3mm，所述第二透镜的所述第三表面的中心点到所述第四表面的中心点的距离为3mm，所述第三透镜的所述第五表面的中心点到所述第六表面的中心点的距离为3mm。

在其中一个实施例中，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜皆为球面镜，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜为玻璃材质，玻璃类型为TIF6，折射率为1.62，阿贝数为30.97。

在其中一个实施例中，所述光线投射装置包括激光器与滤波器，所述激光器发出所述激光通过所述滤波器照射于所述待测电子装置内的所述组装元件。

在其中一个实施例中，所述激光为红外光，所述激光的波长范围介于990nm到890nm之间。

在其中一个实施例中，所述图像传感器更包括滤光片与感光件，所述反射激光通过所述滤光片，并所述感光件接收通过所述滤光片的所述反射激光。

在其中一个实施例中，更包括计算机，所述计算机连接所述图像传感器。

本申请提供一种角度测量系统，其通过光线投射装置投射激光穿射待测电子装置内的组装元件，并激光受到组装元件产生反射激光。反射激光通过傅立叶变换透镜组的镜头表面的入射角度会改变反射激光投射于图像传感器上的位置。本申请通过傅立叶变换透镜组能够降低因为光线投射装置或角度测量装置相对于待测电子装置的检测距离的变动而导致检测的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请的角度测量系统的第一实施方式的XZ方向示意图。

图2是本申请的角度测量系统的第一实施方式的XY方向示意图。

图3是本申请的傅立叶变换透镜组的结构示意图。

图4是本申请的傅立叶变换透镜组的光线路径示意图。

图5是本申请的图像传感器的点列图。

图6是本申请的图像传感器的光线光扇图。

图7是本申请的角度测量系统的第二实施方式的XZ方向示意图。

图8是本申请的角度测量系统的第二实施方式的XY方向示意图。

图9是本申请的角度测量系统的第三实施方式的XZ方向示意图。

图10是本申请的角度测量系统的第三实施方式的XY方向示意图。

结合附图说明如下：

1:角度测量系统；11:光线投射装置；111:激光器；113:滤波器；13: 角度测量装置；131:傅立叶变换透镜组；131A:第一透镜；131B:第二透镜；131C:第三透镜；1310:镜头表面；1311:第一表面；1312:第二表面；1313:第三表面；1314:第四表面；1315:第五表面；1316:第六表面；133: 图像传感器；15:计算机；2:电子装置；21:组装元件；L1:激光；L2:反射激光；A1:入射角；A2:反射角；D1、D2、D3、D4:距离；T1、T2、T3:厚度；a、-a:偏转角度；b:入射角度:。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1与图2，图1是本申请的角度测量系统的第一实施方式的XZ方向示意图与XY方向示意图。如图所示，本申请的一种角度测量系统1，包括光线投射装置11与角度测量装置13。光线投射装置11发出激光L1穿射待测电子装置2内的组装元件21，并激光L1受到组装元件21产生反射激光L2。角度测量装置13具有傅立叶变换透镜组131与图像传感器133，傅立叶变换透镜组131位于反射激光L2的光线路径上，反射激光L2通过傅立叶变换透镜组131投射于图像传感器133。其中，反射激光L2通过傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b(请参阅图4)会改变反射激光L2投射于图像传感器133上的位置。

于本实施方式中，光线投射装置11包括激光器111与滤波器113，激光器111发出激光L1通过滤波器113照射于待测电子装置2内的组装元件21。其中，激光器111发射出的激光L1为红外光，激光L1的波长范围介于990nm到890nm之间，上述激光L1可依据使用者的需求进行挑选。激光L1的目的在于穿透待测电子装置2的屏幕而照射于待测电子装置2内部的组装元件21，以对于待测电子装置2内部的组装元件21进行角度量测。本实施方式的激光L1为940nm的红外光，且组装元件21大部分是通过金属材质的元件进行安装，有利于本实施方式的激光L1反射量测。

再者，激光器111发出的激光L1会通过滤波器113，滤波器113为两个透镜和小孔光阑组合。滤波器113能够滤除激光L1中的高频成分，降低激光L1的光线强度分布不均对系统的不利影响。使激光器111发出的光线经过滤波处理后，激光L1能够集中照射于待测电子装置2内部的组装元件21进行反射。

请一并参阅图3与图4，图3是本申请的傅立叶变换透镜组的结构示意图以及光线路径示意图。于本实施方式中，傅立叶变换透镜组131包括第一透镜131A、第二透镜131B与第三透镜131C，第一透镜131A、第二透镜131B与第三透镜131C依序排列对应于镜头表面1310，其中，第一透镜131A、第二透镜131B与第三透镜131C皆为球面镜，第一透镜131A、第二透镜131B与第三透镜131C为玻璃材质，玻璃类型为TIF6，折射率为1.62，阿贝数为30.97。反射激光L2通过镜头表面1310后，反射激光L2依序通过第一透镜131A、第二透镜131B与第三透镜131C投射于图像传感器133。本实施方式的傅立叶变换透镜组131可将反射激光L2的角度偏转信息转化为方向信息，即反射激光L2进入傅立叶变换透镜组131的入射角度b会影响反射激光L2的投射于图像传感器133的落点位置，换言之，反射激光L2的入射角度b偏转信息会线性地映社到向面的距离差异，反射激光L2通过傅立叶变换透镜组131后，图像传感器133接收反射激光L2的落点位置，从而确定待测电子装置2内的组装元件21的偏转角度。

于本实施方式中，第一透镜131A包括面向镜头表面1310的第一表面1311以及相对于第一表面1311的第二表面1312，第一表面1311的弧度为24.7，最佳弧度为24.772，第二表面1312的弧度为147.8，最佳弧度为147.845。第二透镜131B包括面向第一透镜131A的第三表面1313以及相对于第三表面1313的第四表面1314，第三表面1313的弧度为42.1，最佳弧度为42.179，第四表面1314的弧度为-93.2，最佳弧度为-93.285，第三透镜131C包括面向第二透镜131B的第五表面1315以及相对于第五表面1315的第六表面1316，第五表面1315的弧度为12.7，最佳弧度为12.743，第六表面1316的弧度为31.9，最佳弧度为31.916。

承上所述，镜头表面1310的中心点与第一透镜131A的第一表面1311的中心点距离D1为5mm，最佳距离D1也为5mm，第一透镜131A的第二表面1312的中心点与第二透镜131B的第三表面1313的中心点距离D2为7.1mm，最佳距离D2为7.173mm，第二透镜131B的第四表面1314的中心点与第三透镜131C的第五表面1315的中心点距离D3为7mm，最佳距离D3也为7mm，第三透镜131C的第六表面1316的中心点与图像传感器133的中心点距离D4为7mm，最佳距离D4也为7mm。

又，第一透镜131A的第一表面1311的中心点到第二表面1312的中心点的厚度T1为3mm，最佳厚度T1为3.054mm，第二透镜131B的第三表面1313的中心点到第四表面1314的中心点的厚度T2为3mm，最佳厚度T2为3.056mm，第三透镜131C的第五表面1315的中心点到第六表面1316的中心点的厚度T3为3mm，最佳厚度T3也为3mm。

请复参阅图1与图2，若组装元件21于待测电子装置2内为正确设置位置与正确设置角度，并无角度偏转或偏移的情况，则激光L1照射于待测电子装置2内的组装元件21形成正确反射角度的反射激光L2，在XZ平面与XY平面的平面视角下，反射激光L2的路径都无偏移，反射激光L2为正确入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310内。其中，反射激光L2进入傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的角度为正确不偏移的入射角度b，即反射激光L2垂直照射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310。反射激光L2于通过傅立叶变换透镜组131内不形成折射或反射等情况。如此反射激光L2直线通过傅立叶变换透镜组131照射于图像传感器133。

再者，图像传感器133更包括滤光片与感光件，反射激光L2通过滤光片，并感光件接收通过滤光片的反射激光L2。本实施方式的图像传感器133接收通过傅立叶变换透镜组131的反射激光L2，进而将反射激光L2转换为具有反射激光L2最后投射位置的信息图片。又，角度测量系统1更包括计算机15，计算机15连接图像传感器133，计算机15可直接将图像传感器133的信息图片显示于计算机15的显示器萤幕上。

请一并参阅图5，是本申请的图像传感器的点列图。于本实施方式中，图像传感器133的点列图是通过反射激光L2投射而形成。激光L1照射于组装元件21后，反射出的许多反射激光L2的光线经光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成一个散布在一定范围的弥散图形，并且将上述弥散图形于光学系统在IMA面上显示成像，即为点列图。更进一步来说，对于点列图的判断来说，不同的像差有不同的像表现，同时随着像差的大小不同，斑点的大小也不一样，显然像差越小的光学系统，其斑点也越小。衡量这个斑点大小有个定义，就是RMS半径定义，RMS是均方根半径，可以定量的反映这个系统实际的斑点大小。本实施方式为正常不偏移的点列图，其入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b为0度（请复参阅图4），故，于光学系统在IMA面上的显示成像为图5中的左上角图示。光点集中于中心点处不向外偏移，且在频谱面的落点光斑RMS半径分别为19.897μm。本实施方式的傅立叶变换透镜组131在小角度下有着良好的分辨能力。

请一并参阅图6，是本申请的图像传感器的光线光扇图。于本实施方式中，光扇图可分为通过光瞳Y轴的光束剖面，称为子午面内的光扇图，用归一化光瞳座标PY来表示子午光扇上的任一条光线，以及通过光瞳X轴的光束剖面，称为弧矢面内的光扇图，用归一化光瞳座标PX来表示弧矢光扇上的任一条光线。其中，以光瞳Y轴与光瞳X轴的差异性大时，代表光线的偏转角度大。本实施方式为正常不偏移的光扇图，其入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b为90度（请复参阅图4），故，显示成像为图6中的左上角图示。

请参阅图7与图8，图7是本申请的角度测量系统的第二实施方式的XZ方向示意图与XY方向示意图。如图所示，本实施方式相较于第一实施方式的差异在于待测电子装置2内的组装元件21相较于待测电子装置2的萤幕表面具有角度的偏转差异。本实施方式与第一实施方式的光线投射装置11发出激光L1照射于待测电子装置2内的组装元件21上的照射角度不变，但组装元件21的角度改变，则反射激光L2的反射角度也会随之改变。同时，反射激光L2入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b也会改变。于本实施方式中，当组装元件21偏转角度a时，则相应的激光L1的入射角A1与反射激光L2的反射角A2同时增加偏转角度a的差值，即代表反射激光L2对于傅立叶变换透镜组131产生偏转角度2a的角度偏转，换言之，反射激光L2的入射角度b即为增加的角度偏转，反射激光L2相对于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b为2a。

请复参阅图4，于图4提供不同线型的光线路径，相同线型的光线路径代表相同的入射角度b。当反射激光L2入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b相同时，虽然反射激光L2通过傅立叶变换透镜组131的光线路径不同，但最后落于图像传感器133的落点位置会相同。

请复参阅图5，于图5提供不同角度的点列图，于本实施例分别说明，反射激光L2入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b为2.5度时，频谱面的落点光斑RMS半径为21.615μm，代表图示为右上角图示。入射角度b为5度时，频谱面的落点光斑RMS半径为26.992μm，代表图示为左上角图示。入射角度b为10度时，频谱面的落点光斑RMS半径为48.540μm，代表图示为右下角图示。其中，点列图的最好判断的入射角度b范围为5度以内，大多数入射角度b超过5度能够通过图形的弥散程度判断，但不容易判断实际入射角度b。

请复参阅图6，于图6提供不同角度的光扇图，于本实施例分别说明，反射激光L2入射于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角度b为2.5度时，代表图示为右上角图示。入射角度b为5度时，代表图示为左上角图示。入射角度b为10度时，代表图示为右下角图示。其中，光扇图的最好判断的入射角度b范围为5度以内，大多数入射角度b超过5度能够通过图形的于光瞳Y轴与光瞳X轴的程度判断，但不容易判断实际入射角度b。

请参阅图9与图10，图9是本申请的角度测量系统的第三实施方式的XZ方向示意图与XY方向示意图。如图所示，本实施方式相较于第一实施方式的差异在于待测电子装置2内的组装元件21相较于待测电子装置2的萤幕表面具有角度的偏转差异。本实施方式与第一实施方式的光线投射装置11发出激光L1照射于待测电子装置2内的组装元件21上的照射角度不变。于本实施方式中，当组装元件21偏转角度-a时，则相应的激光L1的入射角A1与反射激光L2的反射角A2同时增加偏转-a的差值，即代表反射激光L2对于傅立叶变换透镜组131产生-2a的角度偏转，换言之，反射激光L2的入射角度即为减少的角度偏转，反射激光L2相对于傅立叶变换透镜组131的镜头表面1310的入射角-2a。

综上所述，本申请提供一种角度测量系统，其通过光线投射装置投射激光穿射待测电子装置内的组装元件，并激光受到组装元件产生反射激光。反射激光通过傅立叶变换透镜组的镜头表面的入射角度会改变反射激光投射于图像传感器上的位置。本申请通过傅立叶变换透镜组能够降低因为光线投射装置或角度测量装置相对于待测电子装置的检测距离的变动而导致检测的影响。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种角度测量系统，其特征在于，包括：

光线投射装置，发出激光穿射待测电子装置内的组装元件，并所述激光受到所述组装元件产生反射激光；以及

角度测量装置，具有傅立叶变换透镜组与图像传感器，所述傅立叶变换透镜组位于所述反射激光的光线路径上，所述反射激光通过所述傅立叶变换透镜组投射于所述图像传感器；

其中，所述反射激光通过所述傅立叶变换透镜组的镜头表面的入射角度会改变所述反射激光投射于所述图像传感器上的位置。

2.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，所述傅立叶变换透镜组包括第一透镜、第二透镜与第三透镜，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜依序排列对应于所述镜头表面，所述反射激光通过所述镜头表面后，所述反射激光依序通过所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜投射于所述图像传感器。

3.如权利要求2所述的角度测量系统，其特征在于，所述第一透镜包括面向所述镜头表面的第一表面以及相对于所述第一表面的第二表面，所述第一表面的弧度为24.7，所述第二表面的弧度为147.8，所述第二透镜包括面向所述第一透镜的第三表面以及相对于所述第三表面的第四表面，所述第三表面的弧度为42.1，所述第四表面的弧度为-93.2，所述第三透镜包括面向所述第二透镜的第五表面以及相对于所述第五表面的第六表面，所述第五表面的弧度为12.7，所述第六表面的弧度为31.9。

4.如权利要求3所述的角度测量系统，其特征在于，所述镜头表面的中心点与所述第一透镜的所述第一表面的中心点距离为5mm，所述第一透镜的所述第二表面的中心点与所述第二透镜的所述第三表面的中心点距离为7.1mm，所述第二透镜的所述第四表面的中心点与所述第三透镜的所述第五表面的中心点距离为7mm，所述第三透镜的所述第六表面的中心点与所述图像传感器的中心点距离为7mm。

5.如权利要求3所述的角度测量系统，其特征在于，所述第一透镜的所述第一表面的中心点到所述第二表面的中心点的厚度为3mm，所述第二透镜的所述第三表面的中心点到所述第四表面的中心点的厚度为3mm，所述第三透镜的所述第五表面的中心点到所述第六表面的中心点的厚度为3mm。

6.如权利要求2所述的角度测量系统，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜皆为球面镜，所述第一透镜、所述第二透镜与所述第三透镜为玻璃材质，玻璃类型为TIF6，折射率为1.62，阿贝数为30.97。

7.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，所述光线投射装置包括激光器与滤波器，所述激光器发出所述激光通过所述滤波器照射于所述待测电子装置内的所述组装元件。

8.如权利要求7所述的角度测量系统，其特征在于，所述激光为红外光，所述激光的波长范围介于890nm到990nm之间。

9.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，所述图像传感器更包括滤光片与感光件，所述反射激光通过所述滤光片，并所述感光件接收通过所述滤光片的所述反射激光。

10.如权利要求1所述的角度测量系统，其特征在于，更包括计算机，所述计算机连接所述图像传感器。

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