CN212722577U - 一种光学成像装置及光学成像设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学成像装置及光学成像设备，用于对物面进行成像，其包括：壳体；镜头，其安装于所述壳体的前端；用于成像的光电传感器，其安装于所述壳体内，且位于所述镜头的一侧；分束器，其位于所述镜头的后方，所述分束器用于使所述物面反射的光波照射至所述光电传感器；光源或光谱探测器择一的安装于所述分束器的一侧，所述光源用于发出光波并经过所述分束器照射至所述物面，所述光谱探测器用于接收所述物面反射至所述分束器上的部分光波。本实用新型涉及的一种光学成像装置及光学成像设备，既能实现大放大倍率显微成像，又能实现光谱探测，操作便捷，对位误差小，且可以改善物面的光照强度，使得成像较为清晰，提升节拍。

Description

一种光学成像装置及光学成像设备

技术领域

本实用新型涉及显微成像技术领域，特别涉及一种光学成像装置及光学成像设备。

背景技术

随着显示行业的发展，尤其是Mini/Micro LED（发光二极管）技术的日趋成熟，大放大倍率显微成像及光谱探测是应用于Mini/Micro LED的缺陷检测及显示特性检测的常用手段。

相关技术中，大放大倍率显微成像与光谱探测是不同的光学路径，一般在不同的装置上进行，在对物面进行大放大倍率显微成像与光谱探测时，需要分步使用不同的装置进行测量，不够便捷，且物面在多个装置之间移动，每次都需要进行重新对位，存在对位误差大等缺陷；同时，当前应用场景，大放大倍率显微成像常受工作距的影响，物面较暗，高倍率情况受较暗光线的影响，使得成像不清晰，影响成像质量，且在光线较暗的情况下，需要大量的时间进行成像调整，使得成像时间较长。

因此，有必要设计一种新的光学成像装置及光学成像设备，以克服上述问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种光学成像装置及光学成像设备，以解决相关技术中在对物面进行大放大倍率显微成像与光谱探测时，需要分步使用不同的装置进行测量，不够便捷，且对位误差大，同时，大放大倍率显微成像不清晰、成像时间长的问题。

第一方面，提供了一种光学成像装置，用于对物面进行成像，其包括：壳体；镜头，其安装于所述壳体的前端；用于成像的光电传感器，其安装于所述壳体内，且位于所述镜头的一侧；分束器，其位于所述镜头的后方，所述分束器用于使所述物面反射的光波照射至所述光电传感器；光源或光谱探测器择一的安装于所述分束器的一侧，所述光源用于发出光波并经过所述分束器照射至所述物面，所述光谱探测器用于接收所述物面反射至所述分束器上的部分光波。

一些实施例中，所述分束器倾斜设置于所述壳体内，且所述分束器前反射面的法线与所述镜头的中心光线之间具有第一夹角，所述分束器前反射面的法线与所述光源光波发射面的法线之间具有第二夹角，所述第二夹角与所述第一夹角相等。

一些实施例中，所述分束器倾斜设置于所述壳体内，且所述分束器前反射面的法线与所述镜头的中心光线之间具有第一夹角，所述分束器前反射面的法线与所述光谱探测器光波接收面的法线之间具有第三夹角，所述第三夹角与所述第一夹角相等。

一些实施例中，所述壳体具有等距平面，所述等距平面与所述光电传感器感光面关于所述物面或者所述分束器前反射面共轭，且所述等距平面对应所述分束器设有开口；所述光源或所述光谱探测器择一的安装于所述等距平面，且当所述光源安装于所述等距平面时，所述光源发出的光波通过所述开口照射至所述分束器；当所述光谱探测器安装于所述等距平面时，所述分束器上的部分光波通过所述开口照射至所述光谱探测器。

一些实施例中，所述光源的光波发射面与所述光电传感器的感光面关于所述物面共轭。

一些实施例中，所述光谱探测器的光波接收面与所述光电传感器的感光面关于所述分束器的前反射面共轭。

一些实施例中，所述光源的光波发出面安装有用于限制光波扩散角的光学元器件。

一些实施例中，所述光学元器件为光纤面板或者可控制光的漫反射角的扩散片。

一些实施例中，所述光源与所述分束器之间安装有光阑，所述光阑用于限制所述光源发出的光波的扩散角度。

第二方面，提供了一种光学成像设备，其特征在于，其包括上述的光学成像装置。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果包括：

本实用新型实施例提供了一种光学成像装置及光学成像设备，由于光源或者光谱探测器可以择一的安装于光学成像装置，当需要对物面进行大放大倍率显微成像时，可以将光源安装在分束器的一侧，光源发出的光波可以经过分束器并通过镜头照射在物面上，从而可以改善物面的光照强度，将暗场照明条件改为明场照明，并通过调节光源的强度可以控制物面的光照强度，使得成像较为清晰，且在成像的过程中不需要花费大量的时间来进行调整，从而提升节拍；当需要对物面进行光谱探测时，可以将光源取下，将光谱探测器安装于分束器的一侧，不需要再对物面以及镜头进行移位、对位调整，因此，操作方便且对位误差较小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种光学成像装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光学成像装置安装光学元器件后的部分放大示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种光学成像装置的结构示意图。

图中：

1、壳体；11、等距平面；111、开口；

2、镜头；

3、光电传感器；

4、分束器；

5、光源；

6、光学元器件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种光学成像装置及光学成像设备，其能解决相关技术中在对物面进行大放大倍率显微成像与光谱探测时，需要分步使用不同的装置进行测量，不够便捷，且对位误差大，同时，大放大倍率显微成像不清晰、成像时间长的问题。

参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种光学成像装置，用于对物面进行成像，其可以包括：壳体1；镜头2，其可以安装于壳体1的前端，本实施例中，光学成像装置在使用时，一般将物面放置在镜头2的前方；用于成像的光电传感器3，其可以安装于壳体1内，且位于镜头2的一侧；分束器4，其可以安装于壳体1内，且位于镜头2的后方，分束器4用于使物面反射的光波照射至光电传感器3上；光源5或光谱探测器（图中未示出光谱探测器）择一的安装于分束器4的一侧，其中光源5用于发出光波并经过分束器4照射至物面，光谱探测器用于接收物面反射至分束器4上的部分光波，也就是说，当需要对物面进行大放大倍率显微成像时，可以将光源5安装于分束器4的一侧，使得光源5发出的光波能够经过分束器4并通过镜头2照射至物面上，使物面的光照强度增强，改暗场照明条件为明场照明，同时，通过调节光源5的强度可以实现控制物面的光照强度，从而提升成像质量和节拍；当需要对物面进行光谱探测时，可以将光源5取下，将光谱探测器安装至分束器4的一侧，或者使用自动化控制将光谱探测器换装至分束器4的一侧，物面反射的光经过镜头2后，照射至分束器4上，并且分束器4上的一部分光波可以在光电传感器3上成像，另一部分经过分束器4后，由光谱探测器接收，因此，在同一光学成像装置上，既能够实现大放大倍率显微成像，又能够实现光谱探测，操作便捷，且物面不需要在多个装置之间移动，对位误差较小。

参见图1所示，在一些实施例中，可以将光电传感器3安装于镜头2的正后方，将光源5或者光谱探测器安装于镜头2与光电传感器3之间，当光源5安装于镜头2与光电传感器3之间时，光源5发出的光波照射至分束器4上，并经分束器4反射后通过镜头2照射至物面，物面反射的光波通过镜头2和分束器4照射至光电传感器3上成像；当光谱探测器安装于镜头2与光电传感器3之间时，物面反射的光波照射至分束器4上，部分光波经分束器4的反射被光谱探测器接收，部分光波穿过分束器4照射至光电传感器3上成像。

参见图3所示，在一些可选的实施例中，还可以将光源5或者光谱探测器安装于镜头2的正后方，将光电传感器3安装于镜头2与光源5或者光谱探测器之间，当光源5安装于镜头2的正后方时，光源5发出的光波穿过分束器4和镜头2照射至物面，物面反射的光通过镜头2照射至分束器4上，并经过分束器4的反射照射至光电传感器3上成像；当光谱探测器安装于镜头2的正后方时，物面反射的光波通过镜头2照射至分束器4上，且部分光波透过分束器4被光谱探测器接收，部分光波经分束器4的反射照射至光电传感器3上成像。

参见图1所示，在一些实施例中，分束器4可以倾斜设置于壳体1内，且分束器4前反射面的法线与镜头2的中心光线之间可以具有第一夹角，当光源5安装于分束器4一侧时，分束器4前反射面的法线与光源5光波发射面的法线之间可以具有第二夹角，其中，第二夹角与第一夹角相等，使得光源5发出的光波经过分束器4后，能够沿着与镜头2的中心光线平行的方向照射至物面上，以改善物面的光照强度。

参见图1所示，进一步，当光谱探测器安装于分束器4一侧时，分束器4前反射面的法线与光谱探测器光波接收面的法线之间具有第三夹角，且第三夹角与第一夹角相等，使得物面反射的光经过分束器4后，垂直照射至光谱探测器的光波接收面上，使光波接收面接收物面反射的光波。

参见图1所示，在一些实施例中，壳体1的外表面可以具有等距平面11，其中，等距平面11与光电传感器3的感光面可以关于物面或者分束器前反射面共轭，由于分束器4具有一定的厚度，光透过分束器4后路径会有很小的改变，等距平面11理论上与光电传感器3的感光面共轭，实际上可以根据应用情况进行微调整，等距平面11对应分束器4可以设有开口111；光源5或光谱探测器择一的安装于等距平面11上，且当光源5安装于等距平面11时，光源5发出的光波通过开口111照射至分束器4上；当光谱探测器安装于等距平面11时，照射至分束器4上的部分光波通过开口111照射至光谱探测器上，本实施例中，由于光源5和光谱探测器均安装在壳体1外侧的等距平面11上，当需要对光源5和光谱探测器进行调换时，直接从壳体1外的等距平面11上取下进行置换即可，与将光源5和光谱探测器安装在壳体1内部相比，安装方便，且通过等距平面11上的开口111可以供光波通过，同时，由于光源5安装于与光电传感器3感光面共轭的等距平面11上，使得光电传感器3能够形成较为清晰的像；在其他实施例中，也可以将光源5或者光谱探测器安装于壳体1的内侧，可以起到防尘和便携的作用。

参见图1所示，进一步，光源5的光波发射面与光电传感器3的感光面可以关于物面共轭，使得光源5发射的光波照射至分束器4上，并经分束器4后穿过镜头2照射至镜头2拍摄的物面，光波经物面反射后再穿过镜头2并透过分束器4在光电传感器3的感光面上成像，以使光源5发出的光波经物面反射后通过镜头2在光电传感器3 上形成清晰的像，由于分束器4具有一定的厚度，光透过分束器4后路径会有很小的改变，光源5的光波发射面理论上与物面共轭，实际上可以根据应用情况进行微调整，保证光电传感器3 上形成的像清晰即可。

参见图1所示，进一步，光谱探测器的光波接收面与光电传感器3的感光面可以关于分束器4的前反射面共轭，具体的，本实施例中，镜头2的中心光线与分束器4前反射面具有一交点A，交点A与光谱探测器光波接收面之间的距离等于所述交点A与光电传感器3感光面之间的距离，可以同时对光谱探测器接收的像与光电传感器3成的像进行对比，从而实现便捷检测成像光谱特性；由于分束器4具有一定的厚度，光透过分束器4后路径会有很小的改变，光谱探测器的光波接收面理论上与光电传感器3的感光面共轭，实际上可以根据应用情况在一定的公差范围内进行微调整，也就是说，定义交点A与光谱探测器光波接收面之间的距离为第一距离，交点A与光电传感器3感光面之间的距离为第二距离，第一距离与第二距离之间的差距可以在一定的公差范围内。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，光源5的光波发出面可以安装有用于限制光波扩散角的光学元器件6，光学元器件6能够将光源5发出的光波限制在预设的角度范围内，而不会透过分束器4照射至光电传感器3的感光面，避免当光学成像装置的后截距（也就是镜头2与光电传感器3之间的距离）较小时，光源5散射的光波直接透过分束器4照射在光电传感器3上，对光电传感器3的成像造成干扰，本实施例中，通过光学元器件6将光源5发出的光波限制在

角度范围内，在实际应用过程中，可以根据不同的应用场景和对光电传感器3的影响程度来调整光波的扩散角，不仅限于

角度范围内。

参见图1和图2所示，进一步，光学元器件6可以为光纤面板或者可控制光的漫反射角的扩散片，其中扩散片经过特殊处理后可以对光波的漫反射角进行控制，扩散片的成本较低且扩散角范围较广；光纤面板可以为固定数值直径的多根光纤排列而成，光源5发出的光波通过光纤照射至分束器4上，使用光纤面板来限制光波的扩散角精度较高。

参见图1和图2所示，在一些实施例中，当光学成像装置的后截距（也就是镜头2与光电传感器3之间的距离）足够大时，可以只采用安装上述光学元器件6的方式来控制光波的扩散角，也可以采用在光源5与分束器4之间的光波路径上安装物理光阑，光阑也可以用于限制光源5发出的光波的扩散角度，避免光源5散射的光波直接透过分束器4照射在光电传感器3上；在其他实施例中，还可以在光源5的光波发出面安装扩散片的同时，在光源5与分束器4之间的光波路径上安装光阑，使扩散片与光阑结合使用。

本实用新型实施例还提供了一种光学成像设备，其可以包括工作台，以及安装于工作台上的所述光学成像装置，其中，在实际使用时，可以将物面和光学成像装置均安装在工作台的预设位置上，并可以通过光学成像装置对物面进行大放大倍率显微成像和光谱探测。

本实用新型实施例提供的一种光学成像装置及光学成像设备的原理为：

由于光源5或光谱探测器可以择一的安装于光学成像装置上，当需要对物面进行大放大倍率显微成像时，可以将光源5安装在分束器4的一侧，光源5发出的光波可以经过分束器4并通过镜头2照射在物面上，从而可以改善物面的光照强度，将暗场照明条件改为明场照明，并通过调节光源5的强度可以控制物面的光照强度，使得成像较为清晰，且在成像的过程中不需要花费大量的时间来进行调整，从而提升节拍；当需要对物面进行光谱探测时，可以将光源5取下，将光谱探测器安装于分束器4的一侧，不需要再对物面以及镜头2进行移位、对位调整，因此，在同一光学成像装置上，既能够实现大放大倍率显微成像，又能够实现光谱探测，操作方便，且物面不需要在多个装置之间移动，对位误差较小。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光学成像装置，用于对物面进行成像，其特征在于，其包括：

壳体（1）；

镜头（2），其安装于所述壳体（1）的前端；

用于成像的光电传感器（3），其安装于所述壳体（1）内，且位于所述镜头（2）的一侧；

分束器（4），其位于所述镜头（2）的后方，所述分束器（4）用于使所述物面反射的光波照射至所述光电传感器（3）；

光源（5）或光谱探测器择一的安装于所述分束器（4）的一侧，所述光源（5）用于发出光波并经过所述分束器（4）照射至所述物面，所述光谱探测器用于接收所述物面反射至所述分束器（4）上的部分光波。

2.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述分束器（4）倾斜设置于所述壳体（1）内，且所述分束器（4）前反射面的法线与所述镜头（2）的中心光线之间具有第一夹角，

所述分束器（4）前反射面的法线与所述光源（5）光波发射面的法线之间具有第二夹角，所述第二夹角与所述第一夹角相等。

3.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述分束器（4）倾斜设置于所述壳体（1）内，且所述分束器（4）前反射面的法线与所述镜头（2）的中心光线之间具有第一夹角，

所述分束器（4）前反射面的法线与所述光谱探测器的光波接收面的法线之间具有第三夹角，所述第三夹角与所述第一夹角相等。

4.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述壳体（1）具有等距平面（11），所述等距平面（11）与所述光电传感器（3）感光面关于所述物面或者所述分束器（4）前反射面共轭，且所述等距平面（11）对应所述分束器（4）设有开口（111）；

所述光源（5）或所述光谱探测器择一的安装于所述等距平面（11），且当所述光源（5）安装于所述等距平面（11）时，所述光源（5）发出的光波通过所述开口（111）照射至所述分束器（4）；

当所述光谱探测器安装于所述等距平面（11）时，所述分束器（4）上的部分光波通过所述开口（111）照射至所述光谱探测器。

5.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述光源（5）的光波发射面与所述光电传感器（3）的感光面关于所述物面共轭。

6.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述光谱探测器的光波接收面与所述光电传感器（3）的感光面关于所述分束器（4）的前反射面共轭。

7.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：所述光源（5）的光波发出面安装有用于限制光波扩散角的光学元器件（6）。

8.如权利要求7所述的光学成像装置，其特征在于：所述光学元器件（6）为光纤面板或者可控制光的漫反射角的扩散片。

9.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于：

所述光源（5）与所述分束器（4）之间安装有光阑，所述光阑用于限制所述光源（5）发出的光波的扩散角度。

10.一种光学成像设备，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的光学成像装置。

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