CN212780470U - 一种基于dlp技术的用于aoi检测领域的高亮低成本光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，包括照明光路、匀光光路、DMD芯片和镜头模组；照明光路包括分别对应G、B、R三种光源的第一发光源、第二发光源和第三发光源，以及合光组件；匀光光路包括会聚透镜组、积分柱，和成像镜组；DMD芯片的出射光线在镜头模组上成像，镜头模组为沙姆镜头；DMD芯片的有效面所在平面、沙姆镜头的垂线和沙姆镜头的投影面的角度之间满足沙姆定律；采用多色光源合光，保证亮度的同时可以自由切换波段，提高适用范围；采用了DMD芯片取代了原来的LCOS芯片，亮度的提高同时可以降低LED的电功率，使得散热器可以做得小巧，也不需要风扇散热，避免了振动。

Description

一种基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构

技术领域

本实用新型涉及AOI检测技术领域，更具体地说，涉及一种基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构。

背景技术

目前AOI(Automated Optical Inspection)自动光学检测领域大多是使用LCOS芯片作为显示元器件。LCOS芯片是偏振器件。存在的一个必要过程是将LED发出的自然光转化成线偏振光，这个过程亮度会损失50％左右，导致整体系统亮度不足。例如实用新型专利CN203178659U就是使用LCOS投影的一个例子。

此外，还存在LCOS中的液晶分子在蓝光波段下容易发生老化，容易对LCOS造成不可逆的损伤和可靠性的下降；LCOS投影由于光源波段单一性，存在适用范围受限的问题；LCOS投影中复眼的使用会带来高额的开模成本。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，包括照明光路、匀光光路、DMD芯片和镜头模组；所述照明光路包括分别对应G、B、R三种光源的第一发光源、第二发光源和第三发光源，以及对三种光源进行合光的合光组件；所述匀光光路包括对所述合光组件的出射光线进行会聚的会聚透镜组、对所述会聚透镜组的出射光线进行匀光的积分柱，和成像镜组；所述积分柱的出射光斑经过所述成像镜组后，在所述DMD芯片处形成一个共轭光斑；所述DMD芯片的出射光线在所述镜头模组上成像，所述镜头模组为沙姆镜头；所述DMD芯片的有效面所在平面、所述沙姆镜头的垂线和所述沙姆镜头的投影面的角度之间满足沙姆定律。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，还包括RTIR棱镜组，所述RTIR棱镜组用于调节所述成像镜组的出射光线角度，并将所述DMD芯片的出射光线反射至所述镜头模组上成像。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述RTIR棱镜组包括呈等腰直角三角形的主棱镜和呈直角三角形的补偿棱镜；所述主棱镜的一直角面与所述DMD芯片的有效面存在夹角，所述夹角范围为1-5度。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述照明光路还包括对应BP光源的第四发光源，所述第四发光源为蓝光泵浦光源；所述合光组件对所述第一发光源、所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源发出光线合光。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述合光组件包括四个分别对应所述第一发光源、所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源的准直透镜组；所述合光组件还包括将所述第四发光源发出的经准直后的光线反射至所述第一发光源的有效发光面的滤光片、将所述第二发光源发出的经准直后的光线与所述第一发光源发出的经准直后的光线合光的第一合光片，和将所述第一合光片的出射光线与所述第三发光源发出的经准直后的光线合光的第二合光片；所述滤光片和所述第一合光片上均设置有透绿光反蓝光的镀层；所述第二合光片上设置有透蓝光绿光反红光的镀层。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述滤光片和所述第一合光片之间设置有对所述滤光片的出射光线收敛的第一中继镜；所述第一合光片和所述第二合光片之间设置有对所述第一合光片的出射光线收敛的第二中继镜。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源的出射光线均与所述第一发光源的出射光线垂直。

本实用新型所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其中，所述镜头模组包括沿光线出射方向依次设置的正透镜、胶合透镜、光阑、负透镜和正光焦度透镜组。

本实用新型的有益效果在于：采用多色光源合光，并将合光后的光束通过会聚透镜会聚后打在积分柱的入口处，经过积分柱内部的多次反射，最终在积分柱出口处形成一个亮度均匀的光斑，该光斑经过成像镜组在DMD芯片上成像出一个亮度均匀的矩形光斑，保证亮度的同时可以自由切换波段，提高适用范围；采用了DMD芯片取代了原来的LCOS芯片，前者由于不需要使用偏振光而使得亮度约是后者的两倍，亮度的提高同时可以降低LED的电功率，使得散热器可以做得小巧，也不需要风扇散热，避免了振动；且DMD芯片的内部是由机械铰链和微型铝镜等物理结构构成，蓝光并不会影响其寿命；本实用新型专利采用积分柱来替换复眼，减少了复眼高昂的开模成本，具有更好的价格竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1是本实用新型较佳实施例的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构结构示意图。

具体实施方式

为了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技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型较佳实施例的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，如图1所示，包括照明光路1、匀光光路2、DMD芯片3和镜头模组4；照明光路1包括分别对应G、B、R三种光源的第一发光源10、第二发光源11和第三发光源12，以及对三种光源进行合光的合光组件；匀光光路2包括对合光组件的出射光线进行会聚的会聚透镜组20、对会聚透镜组20的出射光线进行匀光的积分柱21，和成像镜组22；积分柱21的出射光斑经过成像镜组22后，在DMD芯片3处形成一个共轭光斑；DMD芯片3的出射光线在镜头模组4上成像，镜头模组4为沙姆镜头；DMD芯片3的有效面所在平面、沙姆镜头的垂线和沙姆镜头的投影面的角度之间满足沙姆定律；

采用多色光源合光，并将合光后的光束通过会聚透镜会聚后打在积分柱的入口处，经过积分柱内部的多次反射，最终在积分柱出口处形成一个亮度均匀的光斑，该光斑经过成像镜组在DMD芯片上成像出一个亮度均匀的矩形光斑，保证亮度的同时可以自由切换波段，提高适用范围；采用了DMD芯片取代了原来的LCOS芯片，前者由于不需要使用偏振光而使得亮度约是后者的两倍，亮度的提高同时可以降低LED的电功率，使得散热器可以做得小巧，也不需要风扇散热，避免了振动；且DMD芯片的内部是由机械铰链和微型铝镜等物理结构构成，蓝光并不会影响其寿命；本实用新型专利采用积分柱来替换复眼，减少了复眼高昂的开模成本，具有更好的价格竞争力。

优选的，还包括RTIR棱镜组5，RTIR棱镜组5用于调节成像镜组22的出射光线角度，并将DMD芯片3的出射光线反射至镜头模组4上成像；RTIR棱镜组5包括呈等腰直角三角形的主棱镜50和呈直角三角形的补偿棱镜51；主棱镜50的一直角面与DMD芯片3的有效面存在夹角，夹角范围为1-5度。

主棱镜50主要是利用棱镜表面的透射和全内反射在空间上分离照明光路和成像光路，提升光能的利用效率。

补偿棱镜51的作用是补偿光路的对称性，使得DMD芯片3处的光斑具有良好的均匀性；根据设计和成本的需要，可以只有主棱镜50；

优选的，照明光路还包括对应BP光源的第四发光源13，第四发光源13为蓝光泵浦光源；合光组件对第一发光源10、第二发光源11、第三发光源12和第四发光源13发出光线合光。

优选的，合光组件包括四个分别对应第一发光源10、第二发光源11、第三发光源12和第四发光源13的准直透镜组14；合光组件还包括将第四发光源13发出的经准直后的光线反射至第一发光源10的有效发光面的滤光片15、将第二发光源11发出的经准直后的光线与第一发光源10发出的经准直后的光线合光的第一合光片16，和将第一合光片16的出射光线与第三发光源12发出的经准直后的光线合光的第二合光片17；滤光片15和第一合光片16上均设置有透绿光反蓝光的镀层；第二合光片17上设置有透蓝光绿光反红光的镀层；

第四发光源13发出的泵浦光经过准直透镜组14准直之后在滤光片15的反射作用下经过第一发光源10处的准直透镜组14，会聚在第一发光源10的有效发光面上，激发出更多的绿光，激发的绿光和第一发光源10本身发出的绿光经过准直透镜组14的准直之后，经滤光片15透射出去；第二发光源11发出的光线经过准直透镜组14准直后，利用第一合光片16的反射与左侧来的绿光合光；第三发光源12发出的光线经过准直透镜组14的准直后，利用第二合光片17的反射与左侧来的蓝光及绿光合光，最后红绿蓝3路准直光线完成合光，解决了光源波长单一以及亮度低的问题。

优选的，滤光片15和第一合光片16之间设置有对滤光片的出射光线收敛的第一中继镜18；第一合光片16和第二合光片17之间设置有对第一合光片的出射光线收敛的第二中继镜19；第一中继镜18和第二中继镜19主要功能是收敛光线，使得光线传播距离较远的第一发光源和第四发光源的准直光线在进合光时光斑大小基本一致。

优选的，第二发光源11、第三发光源12和第四发光源13的出射光线均与第一发光源10的出射光线垂直；结构布局合理，方便设置。

优选的，会聚透镜组20包括一个或多个的会聚镜片。

优选的，镜头模组4包括沿光线出射方向依次设置的正透镜40、胶合透镜41、光阑42、负透镜43和正光角度透镜44；其中正透镜40主要是承担后组的光焦度，胶合透镜41位于光阑42附近，主要作用是校正色差，根据实际像差的矫正情况，此处的胶合透镜41数量可以是1个，也可以是2个，可以是双胶合透镜，也可以是三胶合透镜；负透镜43和正光焦度透镜组44组成成像光路的前组。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，包括照明光路、匀光光路、DMD芯片和镜头模组；所述照明光路包括分别对应G、B、R三种光源的第一发光源、第二发光源和第三发光源，以及对三种光源进行合光的合光组件；所述匀光光路包括对所述合光组件的出射光线进行会聚的会聚透镜组、对所述会聚透镜组的出射光线进行匀光的积分柱，和成像镜组；所述积分柱的出射光斑经过所述成像镜组后，在所述DMD芯片处形成一个共轭光斑；所述DMD芯片的出射光线在所述镜头模组上成像，所述镜头模组为沙姆镜头；所述DMD芯片的有效面所在平面、所述沙姆镜头的垂线和所述沙姆镜头的投影面的角度之间满足沙姆定律。

2.根据权利要求1所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，还包括RTIR棱镜组，所述RTIR棱镜组用于调节所述成像镜组的出射光线角度，并将所述DMD芯片的出射光线反射至所述镜头模组上成像。

3.根据权利要求2所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述RTIR棱镜组包括呈等腰直角三角形的主棱镜和呈直角三角形的补偿棱镜；所述主棱镜的一直角面与所述DMD芯片的有效面存在夹角，所述夹角范围为1-5度。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述照明光路还包括对应BP光源的第四发光源，所述第四发光源为蓝光泵浦光源；所述合光组件对所述第一发光源、所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源发出光线合光。

5.根据权利要求4所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述合光组件包括四个分别对应所述第一发光源、所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源的准直透镜组；所述合光组件还包括将所述第四发光源发出的经准直后的光线反射至所述第一发光源的有效发光面的滤光片、将所述第二发光源发出的经准直后的光线与所述第一发光源发出的经准直后的光线合光的第一合光片，和将所述第一合光片的出射光线与所述第三发光源发出的经准直后的光线合光的第二合光片；所述滤光片和所述第一合光片上均设置有透绿光反蓝光的镀层；所述第二合光片上设置有透蓝光绿光反红光的镀层。

6.根据权利要求5所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述滤光片和所述第一合光片之间设置有对所述滤光片的出射光线收敛的第一中继镜；所述第一合光片和所述第二合光片之间设置有对所述第一合光片的出射光线收敛的第二中继镜。

7.根据权利要求5所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述第二发光源、所述第三发光源和所述第四发光源的出射光线均与所述第一发光源的出射光线垂直。

8.根据权利要求1-3、5-7任一所述的基于DLP技术的用于AOI检测领域的高亮低成本光路结构，其特征在于，所述镜头模组包括沿光线出射方向依次设置的正透镜、胶合透镜、光阑、负透镜和正光焦度透镜组。

Images