CN223259608U

CN223259608U - 用于曲面透镜的表面检测装置

Info

Publication number: CN223259608U
Application number: CN202422004623.8U
Authority: CN
Inventors: 阿部馨督
Original assignee: Huishi Technology Shenzhen Co ltd
Current assignee: Huishi Technology Shenzhen Co ltd
Filing date: 2024-08-16
Publication date: 2025-08-22
Anticipated expiration: 2034-08-16

Abstract

本实用新型涉及一种用于曲面透镜的表面检测装置，包括依次设置的点光源、镜片承载件和第一相机，其中，所述第一相机具有远心镜头，所述镜片承载件用于承载曲面透镜，所述点光源和所述镜片承载件之间具有第一距离，所述第一距离使得所述点光源发出的出射光通过所述曲面透镜之后成为第一平行光，所述远心镜头用于接收所述第一平行光，所述第一相机用于根据所述第一平行光生成所述曲面透镜的表面成像。该表面检测装置具有成像清晰，缺陷检测精度高的优点。

Description

用于曲面透镜的表面检测装置

技术领域

本实用新型涉及物体的表面检测领域，具体地涉及一种用于曲面透镜的表面检测装置。

背景技术

为了检测类似镜头、手机屏幕等这样的表面上是否存在坏区、坏点等影响使用的缺陷，可以采用光学手段来对这些表面进行成像，并通过所生成的图像来判断物体的表面缺陷。图1是一种目前所采用的屏幕检测仪的检测原理示意图。如图1所示，待测屏幕101放置在光源110和相机120之间，光源110通过远心镜头111提供平行光，平行光的照射方向如图1中的平行箭头所示。相机120也具有远心镜头121，远心镜头121接收该平行光，从而在相机120生成该待测屏幕101的表面成像。远心镜头可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，因此在医疗设备、机器视觉、影像测量、显微技术等领域得到了广泛应用。相比于普通的背光源来说，远心镜头具有较高的平行度，采用远心平行光源可以消除由于光源漫反射所造成的边缘模糊等现象，获得边缘清晰、锐利的图像，提高测量精度。然而，远心镜头的体积比较大，由于光源110和相机120上都需设置远心镜头，会导致整个检测仪的体积较大。

图2是另一种用于检测表面缺陷的检测装置的结构及检测原理示意图。该检测装置包括相机210、透镜220、点光源230、分光镜240和反射镜250，其中，相机210具有远心镜头211。点光源230发出的光经过透镜220之后形成平行光，该平行光通过分光镜240之后改变方向并照射在待测物体201上，当待测物体201具有透光性时，该平行光穿过待测物体201之后再被反射镜250反射，并通过分光镜240之后进入相机210，可以获得待测物体201的表面图像。

图2所示的检测装置中仅包括一个远心镜头，相比图1的屏幕检测仪而言减小了体积。然而，无论是上述哪一种技术方案，都仅适用于对平面缺陷的检测，这样才能确保进入远心镜头的光线主要是平行光。如果待测物体的表面是曲面，则不能确保足够的平行光进入远心镜头，从而无法发挥远心镜头的优势，也不能获得清晰的图像。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适于检测曲面透镜的表面缺陷的表面检测装置。

本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种用于曲面透镜的表面检测装置，包括依次设置的点光源、镜片承载件和第一相机，其中，所述第一相机具有远心镜头，所述镜片承载件用于承载曲面透镜，所述点光源和所述镜片承载件之间具有第一距离，所述第一距离使得所述点光源发出的出射光通过所述曲面透镜之后成为第一平行光，所述远心镜头用于接收所述第一平行光，所述第一相机用于根据所述第一平行光生成所述曲面透镜的表面成像。

在本申请的一实施例中，所述曲面透镜是凸透镜。

在本申请的一实施例中，所述曲面透镜是凹透镜。

在本申请的一实施例中，还包括第一透镜，设置在所述点光源和所述镜片承载件之间，所述点光源和所述第一透镜之间具有第二距离，所述点光源发出的出射光通过所述第一透镜和所述曲面透镜之后成为所述第一平行光。

在本申请的一实施例中，所述第一透镜和所述曲面透镜组合起来在靠近所述点光源一侧具有一第一焦点，所述点光源位于所述第一焦点处。

在本申请的一实施例中，所述第一透镜是凸透镜。

在本申请的一实施例中，所述第一透镜是液态镜头。

在本申请的一实施例中，当所述镜片承载件上承载有所述曲面透镜时，所述点光源、所述曲面透镜和所述远心镜头共轴。

在本申请的一实施例中，还包括分光镜、第二透镜和第二相机，所述分光镜设置在所述镜片承载件和所述远心镜头之间，所述分光镜用于使所述第一平行光通过，同时反射所述第一平行光为第二平行光，所述第二透镜和所述第二相机依次设置在所述第二平行光的光路上，所述第二平行光通过所述第二透镜之后被所述第二相机捕获并成像，所述第二相机用于监视所述第一平行光的平行度。

在本申请的一实施例中，所述第二透镜在靠近所述第二相机一侧具有第二焦点，所述第二相机位于所述第二焦点处。

本申请的表面检测装置利用曲面透镜自身的特点，利用点光源来生成第一平行光，可以通过远心镜头来形成曲面透镜的表面成像，发挥远心镜头自身的优势，有利于获得清晰的图像，从而有助于提高表面缺陷的检测精度。本申请的表面检测装置适于对包括凸透镜和凹透镜在内的曲面透镜进行表面缺陷检测，检测精度高。

附图说明

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是一种目前所采用的屏幕检测仪的检测原理示意图；

图2是另一种用于检测表面缺陷的检测装置的结构及检测原理示意图；

图3是本申请一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图；

图4是本申请另一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图；

图5是本申请又一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

以下，基于附图对本实用新型的实施例加以说明。但是，以下所示的实施例是用于将本实用新型的技术思想具体化的用于曲面透镜的表面检测装置的例示，本实用新型的用于曲面透镜的表面检测装置并不特定为以下的内容。进而，本说明书是为了容易理解权利要求的范围，将对应于实施例所示的构件的编号赋予“权利要求书”及“实用新型内容”栏中所示的构件。但是，绝非将权利要求中所示的构件特定为实施例的构件。特别是记载于实施例的构成构件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等，如无特定的记载，则其意图并不是将本实用新型的范围只限定于此，只不过为说明例。

然而，各附图所示的构件的尺寸或位置关系等有时为了明确说明而有夸张。进而，在以下的说明中，对于相同的名称、符号，表示相同或同质的构件，适宜省略其详细说明。进而，构成本实用新型的各要素可以是以相同的构件构成多个要素从而以一个构件兼用多个要素的形态，相反地也可以是由多个构件分担一个构件的功能来实现。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也可利用于其它的实施例、实施方式等。另外，在本说明书中，“上”并不限于与上表面接触而形成的情况，也包含分隔地形成于上方的情况，还以也包含层与层之间存在有介在层的含义而使用。

本申请的用于曲面透镜的表面检测装置适于对任何具有弧度表面的透镜的表面缺陷进行检测。

图3是本申请一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图。图3可以是从俯视或正视的角度来呈现该表面检测装置300。参考图3所示，该实施例的表面检测装置300包括沿第一方向D1依次设置的点光源310、镜片承载件302和第一相机330，其中，第一相机330具有远心镜头331。本申请对远心镜头331的具体结构不做限制，可以采用本领域常用的远心镜头。本申请对第一方向D1也不做限制，在实际产品中，第一方向D1由该表面检测装置的放置方向决定。需说明，第一方向D1与远心镜头331所接收的平行光的方向平行。

如图3，镜片承载件302用于承载待测量的曲面透镜301。如图3所示，在该实施例中，曲面透镜301是一种凸透镜。在其他的实施例中，曲面透镜301可以是凹透镜。本申请说明书以及附图以凸透镜为例进行说明，不用于限制该曲面透镜301必须是凸透镜。

点光源310和镜片承载件302之间具有第一距离L1，如图3所示，该第一距离L1指点光源310到镜片承载件302之间的垂直距离。

在一些实施例中，该实施例的表面检测装置300中还具有光源载具320，如图3所示，光源载具320用于承载点光源310，一方面可以固定点光源310，另一方面还可以调整点光源310的位置，通过设置合适的第一距离L1，使得点光源310发出的出射光通过该曲面透镜301之后成为第一平行光。其中，点光源310所发出的出射光如图3中位于点光源310和曲面透镜301之间的放射状箭头所示；第一平行光如图3中位于曲面透镜301和圆形镜头331之间的平行箭头所示。

进一步地，在一些实施例中，光源载具320可以包括第一轨道321和第二轨道322，其中，第一轨道321沿第二方向D2延伸，可用于调整点光源310在第二方向D2上的位置；第二轨道322沿第一方向D1延伸，可用于调整点光源310在第一方向D1上的位置。第一方向D1垂直于第二方向D2。

更进一步地，在一些实施例中，检测装置300包括框架340，光源载具320还包括设置在框架340上的辅助轨道323，用于辅助调整点光源310在第一方向D1上的位置。

如图3所示，第一相机330和远心镜头331为一体化装置。本申请对第一相机330的具体结构、传感器类型和成像原理不做限制，其所采用的传感器可以是CCD、CMOS图像传感器等。

本申请的表面检测装置300利用了待测对象，即曲面透镜301自身的特点，使得进入远心镜头331的光线为第一平行光，可以获得曲面透镜301表面的清晰成像，有利于采用图像处理的手段来进行缺陷检测，提高检测精度。

图4是本申请另一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图。如图4所示，该表面检测装置400在图3所示实施例的基础上增加了第一透镜410，其他元件采用与图3中相同的标号，表示相同的结构，不再展开说明。如图4，第一透镜410设置在点光源310和镜片承载件302之间，并且点光源310和第一透镜410之间具有第二距离L2，该第二距离L2表示点光源310和第一透镜410之间的垂直距离。考虑到第一透镜410是凸透镜或曲面透镜的情况，第二距离L2表示点光源310和第一透镜410之间的平均垂直距离或最短距离。

如图4所示，在该实施例中，第一透镜410是凸透镜。根据该些实施例，第一透镜410和曲面透镜301组合起来在靠近点光源310一侧具有第一焦点F1，通过调整点光源310的位置，可以使点光源310位于该第一焦点F1处，从而可以使点光源310所发出的出射光经过第一透镜410和曲面透镜301之后成为第一平行光。因此，当第一透镜410选定为某个凸透镜之后，即可调整点光源310的位置。然而，如果当第一透镜410被更换为其他凸透镜时，需要根据第一焦点F1的位置来跟随调整点光源310的位置。

在一些实施例中，第一透镜410是液态镜头。该液态镜头可以是本领域常用的任意液态镜头，其具有曲率可变的特点，通过改变曲率可以改变其焦距。根据这些实施例，第一透镜410和曲面透镜301的第一焦点F1的位置可以通过改变第一透镜410的焦距而改变。因此，为了使点光源310处于第一焦点F1处，改变第一透镜410的焦距即可，而无需改变点光源310的位置，从而使得该表面检测装置400中无需设置用于调整点光源310位置的机构，结构简单。

当被测的曲面透镜301是凹透镜时，通过增加第一透镜410可以确保第一平行光的生成，使该表面检测装置400更适于检测凹透镜的表面缺陷。

图5是本申请又一实施例的表面检测装置的示例性结构示意图。如图5所示，该表面检测装置500在图3所示实施例的基础上增加了分光镜510、第二透镜520和第二相机530，其他元件采用与图3中相同的标号，表示相同的结构，不再展开说明。如图5所示，分光镜510设置在镜片承载件302和远心镜头331之间。分光镜510也被称为半透半反镜，其同时具有对光的反射和透射的作用。在一些实施例中，该分光镜510是一种棱镜。在本申请的表面检测装置500中，分光镜510用于使从曲面透镜301出射出来的第一平行光通过，同时反射第一平行光为第二平行光。

如图5所示，从分光镜510的反光面511到第二透镜520之间的平行箭头用于表示该第二平行光。通过调整分光镜510的反光面511的倾斜角度，可以调整第二平行光的光路方向。在图5中，第二平行光的方向垂直于第一平行光的方向。本申请对二者的方向是否垂直不做限制。

如图5所示，第二透镜520和第二相机530依次设置在第二平行光的光路上，第二平行光通过第二透镜520之后被第二相机530捕获并成像，第二相机530用于监视第一平行光的平行度。第二相机530可以是一种普通相机。根据第二相机530的成像可以评价第二平行光的平行度，进而评价第一平行光的平行度。

在一些实施例中，第二透镜520在靠近第二相机530一侧具有第二焦点F2，第二相机530位于第二焦点F2处。根据该实施例，第二平行光在第二相机530中的成像是一清晰的圆点，作为点光源的成像。可以通过对第二相机530的成像进行图像处理和分析，来评价第一平行光的平行度。可以理解，若第二相机530的成像是一清晰的圆点，则表示第一平行光的平行度高，若第二相机530的成像模糊，则表示第一平行光的平行度低。

根据图5所示的表面检测装置500，增加了用于监视第一平行光的平行度的装置，当发现第一平行光的平行度低时，可以通过调整点光源310的位置来提高第一平行光的平行度。

结合图4和图5，可以形成另一同时包括第一透镜和平行光监视元件的表面检测装置，采用该表面检测装置，当发现第一平行光的平行度低时，还可以调整作为第一透镜的液态镜头的曲率，以提高第一平行光的平行度。

在上述的表面检测装置300、400、500中，本申请对点光源310、曲面透镜301和远心镜头331的具体位置不做限制，其所要满足的条件是：远心镜头331能够获取足以生成精确图像的第一平行光。

在一些实施例中，当镜片承载件302上承载有曲面透镜301时，点光源310、曲面透镜301和远心镜头331共轴，该轴线如图3中所示的轴AA'。根据这些实施例，可以进一步确保远心镜头331能够获得足够的第一平行光。

尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的实用新型实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本实用新型实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本实用新型披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本实用新型实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本实用新型对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本实用新型一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种用于曲面透镜的表面检测装置，其特征在于，包括依次设置的点光源、镜片承载件和第一相机，其中，所述第一相机具有远心镜头，所述镜片承载件用于承载曲面透镜，所述点光源和所述镜片承载件之间具有第一距离，所述第一距离使得所述点光源发出的出射光通过所述曲面透镜之后成为第一平行光，所述远心镜头用于接收所述第一平行光，所述第一相机用于根据所述第一平行光生成所述曲面透镜的表面成像。

2.如权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，所述曲面透镜是凸透镜。

3.如权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，所述曲面透镜是凹透镜。

4.如权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，还包括第一透镜，设置在所述点光源和所述镜片承载件之间，所述点光源和所述第一透镜之间具有第二距离，所述点光源发出的出射光通过所述第一透镜和所述曲面透镜之后成为所述第一平行光。

5.如权利要求4所述的表面检测装置，其特征在于，所述第一透镜和所述曲面透镜组合起来在靠近所述点光源一侧具有一第一焦点，所述点光源位于所述第一焦点处。

6.如权利要求4所述的表面检测装置，其特征在于，所述第一透镜是凸透镜。

7.如权利要求4所述的表面检测装置，其特征在于，所述第一透镜是液态镜头。

8.如权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，当所述镜片承载件上承载有所述曲面透镜时，所述点光源、所述曲面透镜和所述远心镜头共轴。

9.如权利要求1所述的表面检测装置，其特征在于，还包括分光镜、第二透镜和第二相机，所述分光镜设置在所述镜片承载件和所述远心镜头之间，所述分光镜用于使所述第一平行光通过，同时反射所述第一平行光为第二平行光，所述第二透镜和所述第二相机依次设置在所述第二平行光的光路上，所述第二平行光通过所述第二透镜之后被所述第二相机捕获并成像，所述第二相机用于监视所述第一平行光的平行度。

10.如权利要求9所述的表面检测装置，其特征在于，所述第二透镜在靠近所述第二相机一侧具有第二焦点，所述第二相机位于所述第二焦点处。