CN219875914U - 复合型成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种复合型成像系统，包括：沿光轴方向设置的相机、分光元件和成像镜头，成像镜头用于收集来自样品表面的反射光或散射光至相机成像；第一光源，能够发出同轴光经分光元件入射到样品表面形成反射光；第二光源，能够在多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光。通过第一光源发出同轴光经分光元件入射到样品表面形成反射光，以及通过第二光源在多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光。采用复合型光学结构替换单一光源拍照结构，以解决单一光源拍照结构无法将缺陷特征呈现的问题，提高了检测可靠性。

Description

复合型成像系统

技术领域

本申请涉及光学检测技术领域，特别是涉及一种复合型成像系统。

背景技术

随着科技的发展和社会的不断进步，消费者对手机等终端的拍摄功能愈加关注，智能手机的拍摄能力逐渐成为手机的主要卖点和消费者的换机推动力，对摄像头精密结构件在精度和性能方面提出越来越高的要求。

在摄像头模组的表面全面检测过程中，需要对不同材质的特征表面进行拍照，所涉及的特征拍照模块需要满足材质兼容性的要求。传统的检测方案是使用单一的光源进行样品待检测面照明，在使用过程中因单一光源的局限性，无法将缺陷特征呈现，存在检测可靠性低的缺点。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高检测可靠性的复合型成像系统。

一种复合型成像系统，包括：

沿光轴方向设置的相机、分光元件和成像镜头，所述成像镜头用于收集来自样品表面的反射光或散射光至所述相机成像；

第一光源，所述第一光源能够发出同轴光经所述分光元件入射到样品表面形成所述反射光；

第二光源，所述第二光源能够在多个角度下发射入射光至所述样品表面形成所述散射光。

在其中一个实施例中，所述分光元件安装于所述相机和所述成像镜头之间，所述第一光源的光经所述分光元件反射后穿过所述成像镜头入射到所述样品表面。

在其中一个实施例中，复合型成像系统还包括镜筒，所述相机和所述成像镜头分别位于所述镜筒的相对两端，所述第一光源和所述分光元件对应安装在所述镜筒内。

在其中一个实施例中，所述第二光源包括多个同轴设置且入射角度不同的环形光源。

在其中一个实施例中，复合型成像系统还包括：

光源固定块，所述环形光源固定于所述光源固定块；

沿第一方向对所述环形光源进行位置调节的光源连接件，所述光源连接件连接所述光源固定块；

沿第二方向对所述环形光源进行位置调节的光源调节件，所述光源调节件连接所述光源连接件。

在其中一个实施例中，所述第二光源包括可旋转的条形光源，或所述第二光源包括多个不同预设角度的条形光源。

在其中一个实施例中，复合型成像系统还包括：

对所述条形光源进行位置调整的光源安装板；

对所述条形光源进行角度调节的角度调节板，所述角度调节板连接所述光源安装板和所述条形光源；

对所述第一光源进行位置调整的光源调节板，所述光源调节板连接所述第一光源和所述光源安装板。

在其中一个实施例中，所述成像镜头为远心镜头或液态镜头。

在其中一个实施例中，复合型成像系统还包括控制器，所述控制器连接所述第一光源和所述第二光源，控制所述第一光源和/或所述第二光源发光。

在其中一个实施例中，所述第二光源包括多个环形光源，所述控制器控制所述第一光源和所述多个环形光源中的至少一个发光。

上述复合型成像系统，沿光轴方向设置相机、分光元件和成像镜头，通过第一光源发出同轴光经分光元件入射到样品表面形成反射光，以及通过第二光源在多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光。采用复合型光学结构替换单一光源拍照结构，以解决单一光源拍照结构无法将缺陷特征呈现的问题，提高了检测可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中复合型成像系统的结构示意图；

图2为一个实施例中环形光源、光源固定块、光源连接件和光源调节件的结构示意图；

图3为一个实施例中摄像头模组的结构示意图；

图4为一个实施例中内置点光源的工作原理图；

图5为一个实施例中第一环形光源的工作原理图；

图6为一个实施例中第二环形光源的工作原理图；

图7为一个实施例中第三环形光源的工作原理图；

图8为另一个实施例中复合型成像系统的结构示意图；

图9为一个实施例中条形光源、第一光源、光源安装板、角度调节板和光源调节板的结构示意图；

图10为一个实施例中外置同轴光源的工作原理图。

附图标记说明：110、相机；120、成像镜头；130、第一光源；131、分光元件；140、第二光源；142、第一环形光源；144、第二环形光源；146、第三环形光源；148、条形光源；150、镜筒；160、光源固定块；162、第一光源固定块；164、第二光源固定块；166、第三光源固定块；170、光源连接件；180、光源调节件；190、光源安装板；191、角度调节板；200、光源调节板；210、调节板；220、相机调节模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

在一个实施例中，提供了一种复合型成像系统，适用于对摄像头模组进行光学检测。如图1所示，该复合型成像系统包括：相机110、分光元件131、成像镜头120、第一光源130和第二光源140，相机110、分光元件131和成像镜头120沿光轴方向设置，成像镜头120用于收集来自样品表面的反射光或散射光至相机110成像；第一光源130能够发出同轴光经分光元件131入射到样品表面形成反射光；第二光源140能够在多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光。

其中，相机110和成像镜头120用作对所检测的样品进行拍照检测，可依据所检测不同特征面进行镜头焦距自动调节，实现样品特征检测功能。第一光源130和第二光源140的作用是对所检测的样品进行打光，使得所拍摄的样品特征面边缘更清晰，凸显不同特征间的差异，实现样品特征检测功能。第一光源130和第二光源140可以是同时工作，也可以是不同时工作。分光元件131可采用分光镜或分光棱镜，分光元件131与第一光源130的相对位置关系并不唯一，可根据实际情况进行设置。第一光源130可以是点光源或其他类型光源，第一光源130在工作时，发出的同轴光经过分光元件131折射或反射后，入射到样品表面形成反射光，然后通过成像镜头120收集反射光至相机110成像。第二光源140可以采用环形光源、条形光源或其他类型光源，第二光源140在工作时，通过多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光，然后通过成像镜头120收集散射光至相机110成像。

相机110、分光元件131和成像镜头120沿光轴方向设置的方式也不是唯一的，例如，如图1所示，当复合型成像系统为纵向方向复合型成像系统时，相机110、分光元件131和成像镜头120可以是沿竖直方向设置，收集样品表面的反射光或散射光；当复合型成像系统为横向方向复合型成像系统时，相机110、分光元件131和成像镜头120可以是沿水平方向设置，收集样品侧面的反射光或散射光。相机110可通过分时曝光技术、高速频闪模式、一次拍摄多张图片等方式获取样品图像并行进行运算处理。

此外，成像镜头120的具体类型也并不唯一，可以是远心镜头、液态镜头或其他类型镜头。由于远心镜头有景深的限制，只能在镜头工作距离±景深值的范围内清晰成像。本实施例中，成像镜头120为液态镜头，与第一光源130和第二光源140构成的复合型组合光源配合，可使成像系统更多元化，使用液态镜头可通过改变屈光度值，实现不同高度差的样品面检测，消除远心镜头带来的景深限制。

上述复合型成像系统，通过第一光源130发出同轴光经分光元件131入射到样品表面形成反射光，以及通过第二光源140在多个角度下发射入射光至样品表面形成散射光。采用复合型光学结构替换单一光源拍照结构，以解决单一光源拍照结构无法将缺陷特征呈现的问题，提高了检测可靠性。

在一个实施例中，分光元件131安装于相机110和成像镜头120之间，第一光源130的光经分光元件131反射后穿过成像镜头120入射到样品表面。具体地，如图1和图4所示，以纵向方向复合型成像系统为例，分光元件131可采用45度设置的分光镜，第一光源130发出的水平光经过分光元件131反射后竖直向下穿过成像镜头120入射到样品表面。进一步地，复合型成像系统还包括镜筒150，相机110和成像镜头120分别位于镜筒150的相对两端，第一光源130和分光元件131对应安装在镜筒150内。将分光元件131安装于镜筒150内，适配性更好。

具体地，可在镜筒150侧壁设置一个向外凸起的安装槽，用于放置第一光源130。镜筒150内的第一光源130发出的光经过分光元件131反射后，穿过成像镜头120入射到样品表面。本实施例中，第一光源130即为内置点光源，光路需要经过两次成像镜头120，可减少同轴照明的内部反射问题。在对摄像头模组进行光学检测时，可过滤大部分摄像头模组的镜面反射光，拍摄镜面成像效果更好。

此外，内置点光源的数量可以是一个或多个，内置点光源具体可采用LED(LightEmitting Diode，发光二极管)。当内置点光源的数量为多个时，可在镜筒150内安装一块45度半透半反玻璃作为分光镜，多个高亮度、高密度的LED阵列排列在线路板上形成一个面光源，面光源发出的光线先通过分光镜的全反射垂直照到样品上，从样品上反射的光线垂直向上穿过分光镜进入相机110。在对摄像头模组进行光学检测时，这样既消除了摄像头模组的胶体反光，又避免了图像中产生摄像头模组的倒影，摄像头模组呈现出清晰的图像并被相机110捕获，用于进一步的分析和处理。

在其他实施例中，分光元件131还可以安装于成像镜头120背离相机110的一侧。具体地，如图10所示，第一光源130选用外置同轴光源，第一光源130与分光元件131集成设置于镜筒150光轴方向上的一侧。第一光源130发出的光经分光元件131反射后直接入射到样品表面，形成反射光后依次投射分光元件131和成像镜头120至相机110成像。

在一个实施例中，第二光源140包括多个同轴设置且入射角度不同的环形光源。环形光源的数量也不是唯一的，可以是两个、三个或更多。如图1所示，同样以纵向方向复合型成像系统为例，第二光源140包括沿竖直方向同轴设置的第一环形光源142、第二环形光源144和第三环形光源146，且从样品到成像镜头120的方向上，第一环形光源142、第二环形光源144和第三环形光源146依次排列且半径逐步减小，以便从不同入射角度发射入射光至样品表面形成散射光。其中，第三环形光源146作为高角度环形光源(入射光与水平面夹角＞45°)，经成像镜头120收集进入相机110的主要为散射光，有部分的反射光。第二环形光源144作为中角度环形光源，经成像镜头120收集进入相机110的主要为散射光。第一环形光源142作为低角度环形光源(入射光与水平面夹角＜45°)，经成像镜头120收集进入相机110的主要为散射光。

进一步地，在一个实施例中，如图1和图2所示，复合型成像系统还包括光源固定块160、光源连接件170和光源调节件180，环形光源固定于光源固定块160，光源连接件170连接光源固定块160，用于沿第一方向对环形光源进行位置调节；光源调节件180连接光源连接件170，用于沿第二方向对环形光源进行位置调节。

其中，第一方向和第二方向相互垂直，同样以纵向方向复合型成像系统为例，则第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向。可以是采用一个光源固定块160对所有环形光源进行固定，也可以采用多个光源固定块160分别对各环形光源进行固定。本实施例中，光源固定块160包括第一光源固定块162、第二光源固定块164和第三光源固定块166，分别用作固定第一环形光源142、第二环形光源144和第三环形光源146，光源连接件170连接第一环形光源142、第二环形光源144和第三环形光源146。其中，可在光源连接件170和光源调节件180设置调节轨道或卡位，使得第一光源固定块162、第二光源固定块164和第三光源固定块166可相对于光源连接件170移动，且光源连接件170可相对于光源调节件180移动。

具体地，各环形光源通过自身连接孔与对应的光源固定块相连接，各光源固定块与光源连接件170连接后，可沿竖直方向进行位置调整，每个环形光源均可单独调节至合适高度，能够适应样品的不同高度面。光源连接件170与光源调节件180相连接后，可沿横向方向进行位置调整，调整至相机110检测的最佳光源位置。可以理解，环形光源和光源固定块的数量，与相机110所检测样品的特征面光照需求有关，可以根据实际所需数量进行组合配置。

在进行摄像头模组光学检测时，如图3所示，摄像头模组由五个区域组成，镜片通光孔为玻璃材质，端面为合金材质，不同材质对同一光源的反射率不一致。镜片通光孔为曲面玻璃，不是一个平面，在采用环形光源拍摄时会在镜片通光孔表面产生点状环形排布的光斑，当缺陷出现在光斑下则无法检测，针对样品反射率＞30时，可采用内置点光源照明，消除光斑影响。

端面为合金材质，表面粗糙有颗粒感，且每个端面不同角度，因此设置了三组环形光源：低角度环形光源(＜45°)、中角度环形光源和高角度环形光源(＞45°)。检测端面外圈边缘缺陷单独采用低角度环形光源，检测端面内圈(与水平面夹角＜10°)采用中角度环形光源，检测镜筒内圈(与水平面夹角＞30°)采用高角度环形光源。针对缺陷凸起凹陷时，则采用低角度环形光源、高角度环形光源组合拍摄的方式，具体可根据缺陷呈现的特征进行组合。

图4-图7所示为内置点光源和环形光源的工作原理。如图4所示，内置点光源检测摄像头模组的镜片通光孔，分光元件131采用内置的45°分光镜，将光路反射至镜片通光孔，再反射回成像镜头120。如图5-图7，通过不同角度的环形光源组合，检测摄像头模组端面，多层环形光源叠加覆盖摄像头模组端面不同弧度，利用漫反射的原理解决摄像头模组表面粗糙的影响。

在另一个实施例中，第二光源140包括可旋转的条形光源。条形光源的数量可以是一个或多个，第二光源140采用可旋转的条形光源，可以调节入射光角度和高度。当采用多个可旋转的条形光源时，还可组合多个角度的入射光。此外，在其他实施例中，第二光源140还可以是包括多个不同预设角度的条形光源，以便进行不同角度的入射光组合。

在一个实施例中，如图8和图9所示，第二光源140包括条形光源148。复合型成像系统还包括光源安装板190、角度调节板191和光源调节板200，角度调节板191连接光源安装板190和条形光源148，角度调节板191对条形光源148进行角度调节，光源安装板190对条形光源148进行位置调整。其中，角度调节板191上设置有弧形孔，条形光源148可以在弧形孔内旋转，从而改变条形光源148的条形光角度。光源调节板200连接第一光源130和光源安装板190，对第一光源130进行位置调整。即本实施例中，第一光源130选用外置同轴光源。如图10所示，第一光源130发出的光线经分光元件131反射后照到样品表面，从样品上反射的光线穿过成像镜头120进入相机110。

以复合型成像系统为横向方向复合型成像系统为例，相机110、成像镜头120和分光元件131沿水平方向设置，条形光源148采用可旋转的条形光源，利用内部组合件可实现光源角度调整。具体地，条形光源148通过自身连接孔与角度调节板191相连接，角度调节板191通过自身连接孔与光源安装板190相连接，可实现条形光源148的条形光角度调节以及横向方向的位置调整。第一光源130利用自身连接孔与光源调节板200相连接，可实现横向方向的位置调整。光源安装板190利用自身连接孔与光源调节板200相连接，可实现条形光源148和第一光源130的组合位置调整，可调整至相机110检测的最佳光源位置。可以理解，可旋转的条形光源所选光源类型与数量，与相机110所检测的样品的特征面光照需求有关，可以依据实际需求数量进行组合配置。

进一步地，复合型成像系统还可包括调节板210，可利用调节板210将光源调节板200与镜筒150固定连接，可保持相机110、成像镜头120与光源在横向方向的同轴要求。其中，可在光源调节板200和调节板210设置调节轨道或卡位，使得光源安装板190可相对于光源调节板200移动，且光源调节板200可相对于调节板210移动。

在一个实施例中，如图1和图8所示，复合型成像系统还可包括相机调节模块220，相机调节模块220连接相机110，用作调节相机110的位置。进一步地，相机调节模块220还可连接成像镜头120和/或镜筒150。本实施例中，相机调节模块220包括支撑部和调节部，调节部固定设置于支撑部，并与相机110、成像镜头120和镜筒150连接，同步对相机110、成像镜头120和镜筒150进行位置调节，以便对样品进行检测。此外，如图1所示，复合型成像系统为纵向方向复合型成像系统时，光源调节件180也固定设置于支撑部，以便对环形光源进行位置调节。

在一个实施例中，复合型成像系统还包括控制器，控制器连接第一光源130和第二光源140，控制第一光源130和/或第二光源140发光。其中，控制器可以是FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或MCU(Micro Control Unit，微控制单元)等。进一步地，第二光源140包括多个环形光源时，控制器还可控制第一光源130和多个环形光源中的至少一个发光。可根据实际需要，通过控制器第一光源130和多个环形光源单独发光或进行不同组合发光，以满足不同的检测需求。

上述复合型成像系统用于摄像头模组检测时，使用多光源组合的方式进行摄像头模组特征检测，利用光源切换可实现单工位的摄像头模组不同材质特征面检测，可解决单工位单光源检测方案中的缺陷不明显无法呈现的问题。同时，可实现不同平移自由度上的微动调节，可解决传统方案中的调试难度高且调试便捷性差的痛点，提高复合型成像系统的调试便捷性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合型成像系统，其特征在于，包括：

沿光轴方向设置的相机、分光元件和成像镜头，所述成像镜头用于收集来自样品表面的反射光或散射光至所述相机成像；

第一光源，所述第一光源能够发出同轴光经所述分光元件入射到样品表面形成所述反射光；

第二光源，所述第二光源能够在多个角度下发射入射光至所述样品表面形成所述散射光。

2.根据权利要求1所述的复合型成像系统，其特征在于，所述分光元件安装于所述相机和所述成像镜头之间，所述第一光源的光经所述分光元件反射后穿过所述成像镜头入射到所述样品表面。

3.根据权利要求2所述的复合型成像系统，其特征在于，还包括镜筒，所述相机和所述成像镜头分别位于所述镜筒的相对两端，所述第一光源和所述分光元件对应安装在所述镜筒内。

4.根据权利要求1所述的复合型成像系统，其特征在于，所述第二光源包括多个同轴设置且入射角度不同的环形光源。

5.根据权利要求4所述的复合型成像系统，其特征在于，还包括：

光源固定块，所述环形光源固定于所述光源固定块；

沿第一方向对所述环形光源进行位置调节的光源连接件，所述光源连接件连接所述光源固定块；

沿第二方向对所述环形光源进行位置调节的光源调节件，所述光源调节件连接所述光源连接件。

6.根据权利要求1所述的复合型成像系统，其特征在于，所述第二光源包括可旋转的条形光源，或所述第二光源包括多个不同预设角度的条形光源。

7.根据权利要求6所述的复合型成像系统，其特征在于，还包括：

对所述条形光源进行位置调整的光源安装板；

对所述条形光源进行角度调节的角度调节板，所述角度调节板连接所述光源安装板和所述条形光源；

对所述第一光源进行位置调整的光源调节板，所述光源调节板连接所述第一光源和所述光源安装板。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的复合型成像系统，其特征在于，所述成像镜头为远心镜头或液态镜头。

9.根据权利要求1-7任意一项所述的复合型成像系统，其特征在于，还包括控制器，所述控制器连接所述第一光源和所述第二光源，控制所述第一光源和/或所述第二光源发光。

10.根据权利要求9所述的复合型成像系统，其特征在于，所述第二光源包括多个环形光源，所述控制器控制所述第一光源和所述多个环形光源中的至少一个发光。