CN203824924U - 图像获取系统及其光学架 - Google Patents

Abstract

一种图像获取系统及其光学架，图像获取系统用以配合线性光源观察连续式或非连续式生产的待测物表面，线性光源用以产生所需的光线投射至待测物表面，以形成一检测亮区。图像获取系统包括光学架及线性图像传感器。光学架具有第一反射镜及第二反射镜。线性图像传感器设置于光学架上，其中检测亮区的检测图像通过第二反射镜投射至第一反射镜，并通过第一反射镜投射至线性图像传感器而被获取，并且线性图像传感器至待测物表面的距离小于线性图像传感器的等效物距。

Description

图像获取系统及其光学架

技术领域

本实用新型涉及一种图像获取系统，特别是指一种利用光学架来缩短工作距离的图像获取系统。

背景技术

铜箔基板、光学板材、光学膜片、扩散板或导光板等板材或无纺布、纸张等连续生产的材料，大都以大量生产的方式来制造。这些材料表面是否具有缺陷或者是污点，对于后端产品的品质而言具有关键性的影响。因此，在这些材料制作完成后，须对材料表面进行检测，以藉此淘汰或修复表面具有缺陷的材料。

请参照图1，显示已知的检测装置检测待测物的示意图。已知的检测装置1包括摄像机10及光源11。光源11产生多条光线L入射于待测物12，由待测物12表面反射的光线并由摄像机10接收，以从待检测面获取图像。摄像机10并外接处理单元（未示出），以从图像分析待检测面是否有缺陷存在。

一般而言，摄像机10镜头的焦距与视野（Field of View）成反比。也就是说，当摄像机10的工作距离固定时，焦距较小的镜头可获取到较大的图像范围，但在图像边缘会产生变形而使图像较为模糊。为了得到较清晰的检测图像，摄像机10可更换焦距较长的镜头，来对待测物12表面做检测。然而，使用焦距较长的镜头所获取到的图像范围较窄。举例而言，当摄像机10设置于图1中的位置A，使用长焦距镜头观察待测物12表面时，其检测宽度为W1。若待测物12的宽度W2大于摄像机10的检测宽度W1时，摄像机10就无法拍摄到待测物12两侧边区域的图像。此时，须将工作距离加大，也就是将将摄像机10由位置A移动到位置B，使检测距离由D1调整成D2，摄像机10的检测宽度才能和待测物12的宽度W2相当。需先说明的是，前述的工作距离是指摄像机10的镜头至待测物12表面的距离，而检测距离是指摄像机10本体至待测物12表面的距离。

然而，实际上应用摄像机10对待测物进行检测时，不一定每个厂房都有足够的空间或距离，可以使摄像机10和待测物12表面保持适当距离，来对待测物12进行检测。

实用新型内容

本实用新型提供的图像获取系统及光学架，可应用于前述的检测装置，其利用至少两个反射镜的设置来改变光入射于线型图像传感器的路径，而缩短线型图像传感器与待测物之间的距离。

本实用新型其中一实施例提供一种图像获取系统，用以配合一线性光源检测一待测物的表面，其中线性光源产生多条光线，并将光线投射至待测物，以在待测物的表面形成一检测亮区。图像获取系统包括光学架及线性图像传感器。光学架包括一本体、一第一反射镜及一第二反射镜，其中第一反射镜及第二反射镜设置于本体上。线性图像传感器设置于本体上，中检测亮区的一检测图像通过第二反射镜投射至第一反射镜，并通过第一反射镜投射至线性图像传感器而被获取，线性图像传感器至待测物的表面的距离小于线性图像传感器的等效物距。

进一步地，本体为一立方框体，第一反射镜及第二反射镜枢设于立方框体上。

进一步地，本体为一箱体，第一反射镜及第二反射镜设置于箱体内。

进一步地，第一反射镜具有一第一反射面，第二反射镜具有一第二反射面，第一反射面及第二反射面呈长条形，且第二反射面的长度大于第一反射面的长度。

进一步地，待测物为一板材，且板材的宽度大于第二反射面的长度。

进一步地，第一反射镜包括一第一基材及一第一涂层，且第一涂层位于第一基材的表面而形成第一反射面。

进一步地，第二反射镜具有一第二基材及一第二涂层，且第二涂层位于第二基材的表面而形成第二反射面。

进一步地，第一涂层及第二涂层的材料选自由银、铝、及铟所组成的群组其中的一种。

本实用新型另一实施例更提供一种光学架，应用于前述的图像获取系统。光学架包括本体、固定座、第一反射镜及第二反射镜。本体具有多条相互组接而成的框条。固定座架设于其中一个框条上，用以放置一线性图像传感器。第一反射镜设置于框条上。第二反射镜设置于框条上，用以接收由一待测物表面所反射的多条光线，并将光线投射至第一反射镜，其中当线性图像传感器架设于固定座上时，第一反射镜将光线投射至线性图像传感器的光感测区。

进一步地，第一反射镜具有一第一反射面，第二反射镜具有一第二反射面，第一反射面及第二反射面成长条形，且第二反射面的长度大于第一反射面的长度。

进一步地，第一反射镜具有一第一长轴，第二反射镜具有一第二长轴，且第一长轴与第二长轴朝相同方向延伸。

进一步地，本体为一框体或一箱体。

进一步地，第一反射镜枢设于其中两个框条上，第二反射镜枢设于另外两个框条上。

进一步地，固定座枢设于框条上。

本实用新型实施例所提供的图像获取系统及光学架，通过反射镜的设置来调整光路，可缩短线性图像传感器与待测物的距离。

为了能更进一步了解本实用新型为达成的技术、方法及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明、图式，相信本实用新型的特征，当可由此得以深入且具体的了解，然而所附图式与附件仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。

附图说明

图1显示已知的检测装置检测待测物的示意图。

图2显示本实用新型实施例的图像获取系统应用于检测待测物的示意图。

图3显示本实用新型另一实施例的图像获取系统应用于检测待测物的示意图。

【符号说明】

已知检测装置 1

摄像机 10

检测宽度 W1

待测物宽度 W2、W

检测距离 D1、D2、D

位置 A、B

光源 11

待测物 12、4

表面 4a、4b

图像获取系统 2

线性图像传感器 20

光学架 21、21’

本体 210、210’

开口 2100

框条 210a’、210b’

第一反射镜 211

第一基材 211a

第一涂层 211b

第一反射面 211f

第二反射镜 212

第二基材 212a

第二涂层 212b

第二反射面 212f

第一距离 H1

第二距离 H2

第三距离 H3

线性光源 3

光线 L

反射光线 L’

输送装置 5

输送方向 I

固定座 213

第一反射面长度 R1

第二反射面长度 R2

具体实施方式

请参照图2，显示本实用新型实施例的图像获取系统应用于检测待测物的示意图。图像获取系统2用以配合一线性光源3观察连续式或非连续式生产的待测物4的表面。图2中所示的待测物4在本实用新型实施例中为板材。图像获取系统2是观察待测物4的其中一表面4a，以对待测物4的表面4a进行检测。在一实施例中，待测物4可以是单片检验的铜箔基板、增亮膜、扩散板或导光板等光电领域所使用的元件，或者是连续生产的玻璃、不织布、纸张或薄膜等。

前述的表面4a可以是待测物4的上表面或下表面。也就是说，当待测物4位于图像获取系统2下方时，图像获取系统2可观察待测物4的上表面。当待测物4位于图像获取系统2的上方时，图像获取系统2可观察待测物4的下表面。在本实施例中，图像获取系统2是获取待测物4上表面的图像。

另外，本实施例中的线性光源3可以是一灯管或是多个排列成矩形或一直线的LED。线性光源3用以产生多条光线L，投射至待测物4的表面4a，以在表面4a形成检测亮区。在图2所示的实施例中，线性光源3和图像获取系统2设置于待测物4的相同侧。但在其他实施例中，线性光源3和图像获取系统2也可以分别放置于待测物4的相反侧，此实施例将于后文中详细描述。

要特别说明的是，图像获取系统2由检测亮区所获取的图像是条状图像。在本实用新型实施例中，待测物4被一输送装置5依箭头方向传送至图像获取系统2下方。当待测物4通过图像获取系统2的下方时，图像获取系统2由待测物4的前端至后端对表面4a的每一个区域进行线扫描，以获取待测物4表面4a的完整图像。

具体而言，本实用新型实施例的图像获取系统2包括线性图像传感器20及光学架21，其中线性图像传感器20装设于光学架21上。线性图像传感器20可为线型电荷耦合传感器（Charge Coupled Device,CCD）或是线型互补式金属氧化半导体（complementary metal-oxide-semiconductor,CMOS）传感器。另外，线性图像传感器20可与一处理单元（未图示）建立信号连接。处理单元例如是数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP），可分析线性图像传感器20所获取的图像，并判断是否有缺陷或污点存在于待测物4表面4a。

另外，光学架具有本体210、第一反射镜211及第二反射镜212。本体210的外形可大致为箱体或框体，在本实施例中，本体210的外形为箱体，而线性图像传感器20装设于箱体内。此外，第一反射镜211及第二反射镜212被组装于箱体内。举例而言，第一反射镜211与第二反射镜212中的任一者可以利用贴合或嵌合的方式，设置于箱体内侧壁上，或者是利用卡合方式，设置于箱体两个相邻内侧壁之间。前述第一反射镜211与第二反射镜212于箱体内的设置方式并不以此为限。

当线性光源3投射光线L至待测物4的表面4a时，由检测亮区所产生的反射光线L’可通过第二反射镜212投射至第一反射镜211，并通过第一反射镜211投射至线性图像传感器20的光感测区。也就是说，检测亮区的检测图像可依序被第二反射镜212及第一反射镜211反射，而被线性图像传感器20所获取。本实用新型实施例中，箱体210具有一开口2100，第二反射镜212设置于开口2100附近，可避免位于开口2100附近的箱体210遮挡由检测亮区入射到第二反射镜212的光线L’。整体而言，本实用新型实施例的图像获取系统2通过第一反射镜211与第二反射镜212的设置，可调整光路，使图像获取系统2对待测物4表面4a的检测距离D小于检测图像的光路，其中此光路为检测图像的光传递路径，并等同于待测物4与线性图像传感器20之间的等效物距。

举例而言，假设光线由待测物4的表面4a至第二反射镜212经过第一距离H1，由第二反射镜212至第一反射镜211经过第二距离H2，且由第一反射镜211至线性图像传感器20经过第三距离H3，则待测物4与线性图像传感器20之间的等效物距为第一距离H1，第二距离H2及第三距离H3的总和。也就是说，线性图像传感器20的等效物距并没有减少，然而，由于光路的改变，使本实用新型实施例的图像获取系统2具有较短的检测距离D。此外，由于线性图像传感器20的等效物距没有减少，因此线性图像传感器20的检测宽度并不会因检测距离缩短而受到影响。

在一实施例中，第一反射镜211具有第一基材211a及第一涂层211b，第二反射镜212具有第二基材212a及第二涂层212b，其中第一涂层211b形成于第一基材211a表面而形成第一反射面211f，而第二涂层212b形成于第二基材212a表面而形成第二反射面212f。前述的反射光线L’是在第二反射面212f被投射到第一反射面211f，再由第一反射面211f进入线性图像传感器20的光感测区。

第一涂层211b与第二涂层212b的材料可选自由银、铝、铟及其任意组合所组成的群组其中的一种。另外，可利用蒸镀或溅镀工艺将第一涂层211b与第二涂层212b分别形成于第一基材211a与第二基材212a上。第一基材211a与第二基材212a的材料可选择玻璃，但并不以此为限。

另一方面，本实用新型实施例的图像获取系统2观察待测物4的表面4a时，线性图像传感器20的光轴不一定需要和待测物4的表面4a垂直。请参照图3，显示本实用新型另一实施例的图像获取系统应用于检测待测物的示意图。本实用新型实施例中，图像获取系统2配合线性光源3观察待测物4，以对待测物4进行检测。在本实施例中，待测物4具有宽度W，并由输送装置（图为示）沿着图3中的I方向输送。

线性光源3的长轴方向与I方向垂直，而线性图像传感器20的光轴和待测物4表面4a大致平行。换言之，通过第一反射镜211及第二反射镜212的设置，线性图像传感器20的光感测区不一定要对准线性光源3，而可依照实际需求来调整。

本实施例中，待测物4为透光或半透光的材料，例如光学膜片或材质轻薄的卫材，待测物4并具有两个相对的表面4a及4b。在此情况下，线性光源3和图像获取系统2可分别放置于待测物4的相反侧。也就是说，线性光源3所产生的光线L由待测物4的其中一表面4b入射，再由待测物4的另一表面4a出射，并依序经由第二反射镜212与第一反射镜211的反射，而入射到线性图像传感器20的光感测区。

本实用新型实施例的光学架21’的本体210’包括一框体，在本实施例中，框体为一立方框体，而立方框体包括多条框条210a’、210b’，这些框条210a’、210b’相互组接，其中多条框条210a’组成顶框及底框，而多条框条210b’支撑于顶框与底框之间。本实施例的光学架21’具有一固定座213。固定座213架设于其中一框条210a’（或210b’）上，以放置线性图像传感器20。在其他实施例中，本体210’可还具有多个档板，这些档板可组接成一箱体，并围设住框体。

线性图像传感器20可以卡合方式设置于固定座213上，并可由固定座213上拆卸。在一实施例中，固定座213枢设于框条210a’上，当线性图像传感器20装设于固定座213上时，线性图像传感器20可相对于框条210a’旋转。详细而言，当线性图像传感器20旋转时，其可以框条210a’为轴旋转，或者以线性图像传感器20的光轴为轴而旋转。也就是说，线性图像传感器20的旋转轴可垂直或平行框条210a’，以调整线性图像传感器20的光接收方向。

本实施例中，第一反射镜211及第二反射镜212枢设于立方框体上。详细而言，第一反射镜211与第二反射镜212的形状为条状。本实施例的第一反射镜211两端分别通过一枢轴，设置于顶框中的两个相对框条210a’之间，使第一反射镜211可相对框条210a’而旋转。第二反射镜212也以相同方式枢设于两个相对框条210b’之间，使第二反射镜212可相对框条210b’旋转。在本实用新型实施例中，第一反射镜211具有一第一长轴（未标号），而第二反射镜212具有一第二长轴（未标号），且第一长轴与第二长轴朝相同方向延伸。通过旋转第一反射镜211（或第二反射镜212），使第一反射镜211（或第二反射镜212）以第一长轴（或第二长轴）为轴而旋转，可微调光线入射线性图像传感器20的路径。

在本实施例中，第一反射镜211的第一反射面211f，与第二反射镜212的第二反射面212f均呈长条形。一般而言，物距越大，线性图像传感器20的视野也越大。由于第一反射镜211至线性图像传感器20的物距小于第二反射镜212至线性图像传感器20的等效物距，而第二反射镜212至线性图像传感器20的等效物距又小于待测物4至线性图像传感器20的等效物距，因此，待测物4宽度W、第二反射面212a的长度R2及第一反射面211a的长度R1满足下列关系：W>R2>R1。

综上所述，本实用新型的图像获取系统利用线型图像传感器搭配光学架来观察待测物表面，并可配合线性光源对待测物表面进行缺陷检测。光学架上设有至少两个反射镜，利用反射镜的设置来改变光入射于线型图像传感器的路径，可缩短线型图像传感器与待测物之间的检测距离。并且，当线型图像传感器检测待测物时，线型图像传感器的光轴也不一定要和待测物的表面垂直。因此，线性图像传感器的设置可依照空间大小来进行调整光学架可包括两个旋转条，两个反射镜分别设置于此两个旋转条上，藉以调整光路。

虽然本实用新型以优选实施例披露如上，然而其并非用以限定本实用新型，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，所作更动与润饰的等效替换，仍为本实用新型的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种图像获取系统，用以配合一线性光源检测一待测物的一表面，其中所述线性光源产生多条光线，并将所述光线投射至所述待测物，以在所述待测物的表面形成一检测亮区，其特征在于，所述图像获取系统包括：

一光学架，所述光学架包括一本体、一第一反射镜及一第二反射镜，其中所述第一反射镜及所述第二反射镜设置于所述本体上；

一线性图像传感器，所述线性图像传感器设置于所述本体上，其中所述检测亮区的一检测图像通过所述第二反射镜投射至所述第一反射镜，并通过所述第一反射镜投射至所述线性图像传感器而被获取，所述线性图像传感器至所述待测物的表面的距离小于所述线性图像传感器的等效物距。

2.根据权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述本体为一立方框体，所述第一反射镜及所述第二反射镜枢设于所述立方框体上。

3.根据权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述本体为一箱体，所述第一反射镜及所述第二反射镜设置于所述箱体内。

4.根据权利要求1所述的图像获取系统，其特征在于，所述第一反射镜具有一第一反射面，所述第二反射镜具有一第二反射面，所述第一反射面及所述第二反射面呈长条形，且所述第二反射面的长度大于所述第一反射面的长度。

5.根据权利要求4所述的图像获取系统，其特征在于，所述待测物为一板材，且所述板材的宽度大于所述第二反射面的长度。

6.根据权利要求4所述的图像获取系统，其特征在于，所述第一反射镜包括一第一基材及一第一涂层，且所述第一涂层位于所述第一基材的表面而形成所述第一反射面。

7.根据权利要求6所述的图像获取系统，其特征在于，所述第二反射镜具有一第二基材及一第二涂层，且所述第二涂层位于所述第二基材的表面而形成所述第二反射面。

8.根据权利要求7所述的图像获取系统，其特征在于，所述第一涂层及所述第二涂层的材料选自由银、铝、及铟所组成的群组其中的一种。

9.一种光学架，应用于一图像获取系统，其特征在于，所述光学架包括：

一本体，所述本体包括多条相互组接而成的框条；

一固定座，架设于其中一个所述框条上，用以放置一线性图像传感器；

一第一反射镜，设置于所述框条上；及

一第二反射镜，设置于所述框条上，用以接收由一待测物的表面所反射的多条光线，并将所述光线投射至所述第一反射镜，其中当所述线性图像传感器架设于所述固定座上时，所述第一反射镜将所述光线投射至所述线性图像传感器的光感测区。

10.根据权利要求9所述的光学架，其特征在于，所述第一反射镜具有一第一反射面，所述第二反射镜具有一第二反射面，所述第一反射面及所述第二反射面成长条形，且所述第二反射面的长度大于所述第一反射面的长度。

11.根据权利要求9所述的光学架，其特征在于，所述第一反射镜具有一第一长轴，所述第二反射镜具有一第二长轴，且所述第一长轴与所述第二长轴朝相同方向延伸。

12.根据权利要求11所述的光学架，其特征在于，所述本体为一框体或一箱体。

13.根据权利要求9所述的光学架，其特征在于，所述第一反射镜枢设于其中两个所述框条上，所述第二反射镜枢设于另外两个所述框条上。

14.根据权利要求9所述的光学架，其特征在于，所述固定座枢设于所述框条上。