TWI825682B - 整合型光源裝置及其光學檢測系統 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種整合型光源裝置及其光學檢測系統，整合型光源裝置包括一第一光源、一導光元件、一第二光源以及一分光元件。第一光源經一第一照明光路，提供一第一光束。導光元件具有一引導部及一反射部。引導部經由第一照明光路引導第一光束。第二光源經由一第二照明光路，提供一第二光束至反射部。分光元件經由第二照明光路，引導自反射部反射的第二光束。第一光束與第二光束匯聚至一預設焦點處。
Description
本發明係有關於一種光源裝置及其光學檢測系統，尤指一種可以整合同軸光與側向光的整合型光源裝置及其光學檢測系統。
自動光學檢測 (AOI)改善了過去以人力使用光學儀器進行檢測而產生的缺點，目前已經被廣泛應用在各不同領域，尤其是製造生產線在產品的外觀檢測。隨著設計上的複雜化，針對產品外觀的檢測要求也跟著提高，外觀上各種不同的瑕疵也需要相應的測試條件來進行檢測。
在檢測時，自動光學檢測針對不同瑕疵的測試條件，需配合適當的光學儀器取得產品的表面狀態。自動光學檢測選用的光源裝置通常對應各瑕疵種類來提供適當的光源條件，利用不同方向的光源對產品的表面進行打光，但是當同一產品需要檢測一種以上瑕疵的情況下，就要將產品分次送入相應瑕疵種類的自動光學檢測裝置進行檢測。如果將複數個檢測站台整合在同一平台上時，為了完成多種瑕疵的檢測，則需要同時設置多種光源裝置，光源裝置的數量將會造成檢測裝置的整體體積增加，也提高了場地使用上的空間限制。
本發明的主要目的，在於提供一種整合型光源裝置，包括一第一光源、一導光元件、一第二光源以及一分光元件。第一光源經由第一照明光路提供一第一光束。導光元件具有一引導部及反射部。引導部經由第一照明光路引導第一光束。第二光源經由一第二照明光路提供一第二光束至反射部。分光元件經由第二照明光路引導自反射部反射的第二光束。第一光束與第二光束匯聚至一預設焦點處。
本發明的另一目的，在於提供一種光學檢測系統，包括一影像擷取裝置、一影像檢測裝置以及一整合型光源裝置。影像擷取裝置用以獲得一待測物的影像。影像檢測裝置連接至影像擷取裝置以取得待測物的影像，並依據待測物的影像生成一檢測結果。整合型光源裝置設置於待測物的一側，包括一第一光源、一導光元件、一第二光源以及一分光元件。第一光源經由第一照明光路提供一第一光束。導光元件具有一引導部及反射部。引導部經由第一照明光路引導第一光束。第二光源經由一第二照明光路提供一第二光束至反射部。分光元件經由第二照明光路引導自反射部反射的第二光束。第一光束與第二光束匯聚至一預設焦點處。
是以，本發明在同一光源裝置中整合了同軸光源以及側向光源，並利用將導光元件的一外側面設置成反射部，將同軸光源與側向光源整合配置在相同水平高度上，藉此有效的減少裝置整體的體積，縮減了備有多種光源裝置所需要的結構空間，降低對場地使用的影響。此外，也提升了檢測過程中光源運用的彈性，增加檢測效率。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必按實際比例繪製，而有誇大之情況，該等圖式及其比例非用以限制本發明之範圍。
以下針對本發明的其中一實施例進行說明，請一併參閱「圖1」至「圖4」，係為本發明中整合型光源裝置的立體圖、立體分解示意圖、剖面示意圖、以及同軸光光源的光路徑示意圖。
於一實施例中，本發明的整合型光源裝置100主要包括一殼體10、一光源模組20以及一散熱模組30。
殼體10具有一第一容置空間S1、分別位於第一容置空間S1相對兩側的一第二容置空間S2及一第三容置空間S3、以及一出光口101。
光源模組20設置於殼體10內，光源模組20包括一分光元件21、二側向導光元件22、二第一光源23、一第二光源24、一擴散元件25以及一吸光元件26。分光元件21設置於殼體10的第一容置空間S1內。二導光元件22分別設置於殼體10的第二容置空間S2及第三容置空間S3內，於一實施例中，導光元件22實施為導光板，分別具有一引導部221與一反射部222。引導部221具有一入光端221a以及一出光端221b，於其他實施例中，導光單元22的實施方式不以本發明所述為限。二導光元件22於水平方向對稱於第一容置空間S1傾斜設置，二導光元件22的二入光端221a相互遠離，而二導光元件22的二出光端221b相互鄰近。
二第一光源23分別對準於導光元件22的入光端221a，藉以分別向導光元件22的入光端221a輸出二第一光束L1。於一實施例中，每一導光元件22透過設置於引導部221中的一第一照明光路P1進行光的傳遞，進一步而言，是將每一導光元件22的引導部221兩側表面上設置鍍層，使得由入光端221a入射的第一光束L1沿著第一照明光路P1藉由全反射效應傳遞至出光端221b。第一光束L1由出光端221b射出後，形成一側向光，由殼體10的出光口101傳遞出去。於一實施例中，導光元件22的引導部221兩側表面是以鋁進行鍍層，於其他實施例中，引導部221兩側表面鍍層的材質不以鋁為限，任何反射率可達成全反射效應的鍍層材料皆可適用，於本發明中不予以限制。於一實施例中，導光元件22進行光傳導的方式不以上述實施方式為限，得以依照設計需求而變更。
第二光源24設置於其中一導光元件22上，反射部222設置於其中一導光元件22對應於第二光源24的一面。如此，由第二光源24輸出的一第二光束L2，沿著一第二照明光路P2，經由導光元件22的反射部222反射至分光元件21。於一實施例中，反射部222是用以將第二光束L2進行全反射，但於本發明中不以全反射為限。第二光束L2接著沿第二照明光路，由分光元件21引導至朝向出光口101傳遞。藉此，得以將第二光源24整合於第一光源23的水平高度位置上，亦使得第二光源24可以相當的靠近導光元件22，進而縮減裝置的體積。於一實施例中，反射部222例如可以是但不限定於金屬鍍層。於一實施例中，導光元件22的反射部222亦是以鋁進行鍍層，進行光的反射作用，於其他實施例中，反射部222的材質不以本發明為限。
於一實施例中，第一光源23以及第二光源24分別為LED光源，可輸出不同顏色的光束。於其他實施例中，第一光源23與第二光源24的實施方式可以依照需求而變更，不以本發明為限。
於一實施例中，擴散元件25設置在導光元件22的反射部222與分光元件21之間，用以將由反射部222反射的第二光束L2均勻擴散。於一實施例中，擴散元件25為乳白色壓克力材質，於其他實施例中，擴散元件25的材質不以本發明為限。
於一實施例中，自反射部222反射的第二光束L2還經由分光元件21再分成一第三光束L3。吸光元件26設置在第二容置空間S2內的另一導光元件22與分光元件21之間，並與擴散元件25相對設置於分光元件21的兩側，用以吸收第三光束L3。藉由吸光元件26的設置，可避免分光元件21所分出第三光束L3在光源模組20中產生進一步地反射，進而造成光的干涉問題。於一實施例中，吸光元件26是利用具有低反射率的暗色金屬塗層來吸收分光元件21所分出的第三光束L3。於其他實施例中，吸光元件26的實施方式得以依照設計需求而變更，不以本發明為限。
於一實施例中，第二光源24的表面延伸與導光元件22的表面延伸之間具有一夾角θ，夾角θ實施為45度，藉以，第二光源24所輸出的第二光束L2入射至反射部222時可以輸出為轉折90度的反射光，並經由分光元件21再次反射後成為再次轉折90度的第二光束L2。夾角θ的數值僅為其中一種實施態樣，在合理的範圍內以及不脫離本發明基本核心的基礎上，角度θ可以適當的調整。
於一實施例中，散熱模組30包括二散熱板31以及二散熱鰭片組32。散熱板31分別對應第一光源23以及第二光源24設置。對應於第二光源24設置的散熱板31具有一延伸部31a，延伸部31a沿水平方向延伸並對應設置於第二光源24上方。每一散熱鰭片組32包括複數個散熱鰭片，設置於對應的散熱板31的一側。如此，第一光源23以及第二光源24所產生的熱能，得以藉由散熱板31傳導至散熱鰭片組32進行散熱作業。於一實施例中，每一散熱鰭片組32與殼體10一側設置有一風扇(圖未示)，用以提升散熱鰭片組32的散熱效能。於其他實施例中，散熱模組30的實施方式可以依照需求而變更，不以本發明的散熱板、散熱鰭片以及風扇組合為限。
接著，請參閱「圖5」，為本發明中光學檢測系統的示意圖，如圖所示，本發明的光學檢測系統OI包括上述的整合型光源裝置100、一影像擷取裝置200、一連接至影像擷取裝置200的影像檢測裝置300、以及一承載平台A。承載平台A上放置有一待測物A1，通過影像擷取裝置200與整合型光源裝置100的對應配置，將影像擷取裝置200配置在承載平台A的一側，以對承載平台A上的待測物A1進行拍攝，進一步通過影像檢測裝置300對待測物A1進行檢測。
於一實施例中，影像擷取裝置200例如可以是基於感光元件為光電耦合元件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)等其中之一種的影像擷取裝置，於本發明中不予以限制；於一實施例中，影像擷取裝置200例如可以是線掃描攝影機（Line Scan Camera）或面掃描攝影機（Area Scan Camera），於本發明中不予以限制。
於一實施例中，影像檢測裝置300可以進行影像前處理程序(例如影像強化、去除雜訊、加強對比、加強邊緣、擷取特徵、影像壓縮、影像轉換等)，並通過影像分割與定位、缺陷偵測(梯度化、區域成長、成長補償等)、機器學習系統(Machine Learning)、深度學習系統(Deep Learning)等方式由影像中找到待測物的缺陷、瑕疵、或是感興趣區域的資訊（例如線路資訊）、或依據缺陷、瑕疵、及該等感興趣區域資訊進行分類等，於本發明中不予以限制。
於一實施例中，整合型光源裝置100的兩第一光束L1與第二光束最後會匯聚在一預設焦點處P。將預設焦點處P調整在待側物A1的表面、或將預設焦點處P調整在距離待測物A1表面一段距離，進而對待側物A1的表面進行檢測。於一實施例中，整合型光源裝置100可以依照待側物A1的表面瑕疵類型選擇開啟第一光源23或第二光源24、抑或同時提供第一光源23及第二光源24，如此可提供適合的檢測光源以進行檢測。
請一併參閱圖3及圖5，於一實施例中，為了避免風扇出風時造成影像品質干擾，散熱模組30的風扇的出風係朝向遠離承載平台的方向吹送。具體而言，在與第二光源24同側的風扇，係朝向散熱鰭片32往上出風；而在與第二光源24相對側的風扇，係朝散熱鰭片32的反向出風。藉此，得以在不干擾影像品質的情況下有效的逸散第一光源23以及第二光源24運作時所產生的熱。
綜上所述，本發明在同一光源裝置中整合了同軸光源以及側向光源，並利用將導光元件的一外側面設置反射部，將同軸光源與側向光源整合配置在相同水平高度上，藉此有效的減少裝置整體的體積，縮減了備有多種光源裝置所需要的結構空間，降低對場地使用的影響。此外，也提升了檢測過程中光源運用的彈性，增加檢測效率。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
100 整合型光源裝置
10 殼體
101 出光口
20 光源模組
21 分光元件
22 導光元件
221 引導部
221a 入光端
221b 出光端
222 反射部
23 第一光源
24 第二光源
25 擴散元件
26 吸光元件
30 散熱模組
31 散熱板
31a 延伸部
32 散熱鰭片
L1 第一光束
L2 第二光束
L3 第三光束
S1 第一容置空間
S2 第二容置空間
S3 第三容置空間
200 影像擷取裝置
300 影像檢測裝置
P 預設焦點處
P1 第一照明光路
P2 第二照明光路
A 承載平台
A1 待測物
OI 光學檢測系統
θ 夾角
圖1，為本發明中整合型光源裝置的立體示意圖。
圖2，為本發明中整合型光源裝置的立體分解示意圖。
圖3，為本發明中整合型光源裝置的剖面示意圖。
圖4，為本發明中同軸光光源的光徑示意圖。
圖5，為本發明中光學檢測系統的示意圖。
100 整合型光源裝置
101 出光口
21 分光元件
22 導光元件
221 引導部
221a 入光端
221b 出光端
222 反射部
23 第一光源
24 第二光源
25 擴散元件
26 吸光元件
30 散熱模組
31 散熱板
31a 延伸部
32 散熱鰭片
S1 第一容置空間
S2 第二容置空間
S3 第三容置空間
L1 第一光束
P1 第一照明光路
Claims (20)
- 一種整合型光源裝置，包含： 一第一光源，經由一第一照明光路，提供一第一光束； 一導光元件，具有一引導部及一反射部，該引導部經由該第一照明光路引導該第一光束； 一第二光源，經由一第二照明光路，提供一第二光束至該反射部；以及 一分光元件，經由該第二照明光路，引導自該反射部反射的該第二光束； 其中該第一光束與該第二光束匯聚至一預設焦點處。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該導光元件的該反射部為一金屬鍍層。
- 如請求項2所述的整合型光源裝置，其中，該反射部將該第二光束進行全反射。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該第二光源的表面延伸與該導光元件的表面延伸之間具有一夾角，該夾角為45度。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該整合型光源裝置還包括一擴散元件，設置於該分光元件以及該導光元件之間，用以將該第二光束均勻擴散。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，自該反射部反射的該第二光束還經由該分光元件再分成一第三光束，該整合型光源裝置還包括一吸光元件，設置在該分光元件相對於該導光元件的另一側，用以吸收由該分光元件分出的該第三光束。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該整合型光源裝置包括二該導光元件，於水平方向對稱於該分光元件設置，每一該導光元件的該引導部具有一入光端以及一出光端，該些導光元件的該些入光端相互遠離，而該些導光元件的該些出光端相互鄰近。
- 如請求項7所述的整合型光源裝置，其中，該整合型光源裝置還包括一殼體，具有一第一容置空間、一第二容置空間、一第三容置空間以及一出光口，該分光元件容置於該第一容置空間中，該二導光元件分別容置於該第二容置空間以及該第三容置空間中，該第一光束以及該第二光束自該出光口傳遞出該殼體。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該整合型光源裝置還包括一散熱模組，對應該第一光源以及該第二光源設置。
- 如請求項9所述的整合型光源裝置，其中，該散熱模組包括一散熱板以及一散熱鰭片組，該散熱板對應該第一光源設置並具有一延伸部，該延伸部對應該第二光源設置，該散熱鰭片組設置於該延伸部相對於該延伸部的另一側。
- 如請求項1所述的整合型光源裝置，其中，該第一光源以以及該第二光源分別為LED光源，該第一光源以及該第二光源分別用於輸出不同顏色的光束。
- 一種光學檢測系統，包括： 一影像擷取裝置，用以獲得一待測物的影像； 一影像檢測裝置，連接至該影像擷取裝置以取得該待測物的影像，並依據該待測物的影像生成一檢測結果；以及 一整合型光源裝置，設置於該待測物的一側，包括： 一第一光源，經由一第一照明光路，提供一第一光束； 一導光元件，具有一引導部及一反射部，該引導部經由該第一照明光路引導該第一光束； 一第二光源，經由一第二照明光路，提供一第二光束至該反射部；以及 一分光元件，經由該第二照明光路，引導自該反射部反射的該第二光束； 其中，該第一光束與該第二光束匯聚至一預設焦點處。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該導光元件的該反射部為一金屬鍍層，該反射部將該第二光束進行全反射。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該第二光源的表面延伸與該導光元件的表面延伸之間具有一夾角，該夾角為45度。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該整合型光源裝置還包括一擴散元件，設置於該分光元件以及該導光元件之間，用以將第二光束均勻擴散。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，自該反射部反射的該第二光束還經由該分光元件再分成一第三光束，該整合型光源裝置還包括一吸光元件，設置在該分光元件相對於該導光元件的另一側，用以吸收由該分光元件分出的該第三光束。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該整合型光源裝置包括二該導光元件，於水平方向對稱於該分光元件設置，每一該導光元件的該引導部具有一入光端以及一出光端，該些導光元件的該些入光端相互遠離，而該些導光元件的該些出光端相互鄰近。
- 如請求項17所述的光學檢測系統，其中，該整合型光源裝置還包括一殼體，具有一第一容置空間、一第二容置空間、一第三容置空間以及一出光口，該分光元件容置於該第一容置空間中，該二導光元件分別容置於該第二容置空間以及該第三容置空間中，該第一光束以及該第二光束自該出光口傳遞出該殼體。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該整合型光源裝置還包括一散熱模組，該散熱模組包括一散熱板以及一散熱鰭片組，該散熱板對應該第一光源設置並具有一延伸部，該延伸部對應該第二光源設置，該散熱鰭片組設置於該延伸部相對於該延伸部的另一側。
- 如請求項12所述的光學檢測系統，其中，該第一光源以以及該第二光源分別為LED光源，該第一光源以及該第二光源分別用於輸出不同顏色的光束。
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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