基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及光学元件的安装定位，尤其涉及一种基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构。

背景技术：
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传统的机器视觉光学检测装置主要包含相机、成像镜头、照明光源、图像处理算法软件、电气控制、光学机械结构、待测物体（如半导体晶粒）等，由光源照明物体，物体通过光学成像镜头在ccd探测器面上获得物体的像，经图像采集卡，a-d转换模块将图像传输至计算机，最后通过数字图像处理技术获得所需图像信息，根据像素分布，亮度，颜色等信息，进行尺寸，形状，颜色的判别与测量，进而控制现场的设备操作。

光学检测系统是晶粒双面检测装置的重要组成部分。它通常由远心成像镜头，直角或梯形转象棱镜与合象光学元件构成的棱镜转像系统，照明光源系统等组成。精密光学元件的装配需要精密机械结构来实现。光学精密机械结构的功能包括光学元件的精密的定位，稳定的支撑，可靠的固定与密封防护等。目前检测装置中光路具有多样性，但一些光路中的光学元件安装定位不合理，或者结构较为繁杂，使制作成本较高，或者装配定位光学元件不稳定，可靠性欠佳。针对含棱镜转像系统的特定检测装置，设计相应的光学精密机械装配结构是十分必要的。

技术实现要素：
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针对上述问题，本实用新型提出了一种基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构，该机械装配结构设计合理，有利于提高光学元件的定位精度和稳定。

本实用新型基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构，其特征在于：包括平行相对设置的上夹板、下夹板，夹于上、下夹板之间的合像光学元件和位于合像光学元件两侧的转像棱镜，所述上夹板、下夹板的相对面上分别设有用于限位合像光学元件和转像棱镜的第一定位件和第二定位件。

进一步的，上述上夹板、下夹板均呈c形状，其中第一定位件设在上夹板和下夹板的中部，第二定位件具有两组，且相互对称。

进一步的，上述第一定位件包括设在夹板表面中部内边缘的第一长条形凸台，在夹板表面中部位于第一长条形凸台旁侧设有与第一长条形凸台相垂直的第二长条形凸台。

进一步的，上述第二定位件包括设在夹板旁部表面内边缘的第三长条形凸台，在夹板旁部表面上设有一斜边与第三长条形凸台呈45度夹角的斜凸台。

进一步的，上述上夹板、下夹板上相对设有若干个用于螺栓穿设固定的孔槽。

进一步的，上述合像光学元件为长方形体，在长边的面设有互成90度的全反射面，互成90度的全反射面构成ⅴ形槽内全反射面，ⅴ形槽内全反射面朝向第一长条形凸台，合像光学元件的短边面抵靠第二长条形凸台。

进一步的，上述合像光学元件尺寸为20x10x20mm，其中ⅴ形槽内全反射面顶点到底面的高为5mm。

进一步的，上述合像光学元件由玻璃或光学塑料模压成形，或是两块直角反射棱镜加工胶合拼接而成，或两拼接面用光胶合方法粘结为一体。

进一步的，上述转像棱镜为梯形转像棱镜，其远离夹板对称面的为小端，靠近夹板对称面的为大端，该大端的面抵靠第三长条形凸台，梯形转像棱镜的斜面抵靠在斜凸台的斜边位置。

进一步的，上述转像棱镜为直角三角形转像棱镜，其远离夹板对称面的为直角三角形转像棱镜的直角端，靠近夹板对称面的为直角三角形转像棱镜的底面，该底面抵靠第三长条形凸台，直角边面抵靠在斜凸台的斜边位置。

本实用新型基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构通过平行相对设置的上夹板、下夹板，将合像光学元件和位于合像光学元件两侧的转像棱镜夹于上夹板、下夹板之间，并且限位合像光学元件和转像棱镜分别由第一定位件和第二定位件来定位，使合像光学元件和转像棱镜得以良好定位，提高了光学元件的定位精度和稳定性，且该装配结构简单、制作成本低。

附图说明：

图1是对半导体晶粒两面进行光学检测的原理图；

图2是机械装配结构实施例一的立体图；

图3是机械装配结构实施例二的立体图；

图4是实施例一下夹板与合像光学元件和转像棱镜的连接立体图；

图5是实施例二下夹板与合像光学元件和转像棱镜的连接立体图；

图6是夹板的立体图；

其中b1相机、b2镜头、b3待测晶粒、b4晶粒支撑座。

具体实施方式：

本实用新型基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构，包括平行相对设置的上夹板a1、下夹板a2，夹于上、下夹板之间的合像光学元件1和位于合像光学元件两侧的转像棱镜2，所述上夹板a1、下夹板a2的相对面上分别设有用于限位合像光学元件和转像棱镜的第一定位件a3和第二定位件a4，上夹板a1、下夹板a2可以是塑料、金属等材料制成。

进一步的，为了设计合理，上述上夹板、下夹板均呈c形状，其中第一定位件a3设在上夹板和下夹板的中部，第二定位件a4具有两组，且相互对称；上述第一定位件a3包括设在夹板表面中部内边缘的第一长条形凸台a301，在夹板表面中部位于第一长条形凸台旁侧设有与第一长条形凸台相垂直的第二长条形凸台a302，通过第一长条形凸台a301和第二长条形凸台a302，实现对合像光学元件的定位。

进一步的，上述第二定位件a4包括设在夹板旁部表面内边缘的第三长条形凸台a401，在夹板旁部表面上设有一斜边与第三长条形凸台呈45度夹角的斜凸台a402，通过第三长条形凸台a401和斜凸台a402，可对转像棱镜进行定位。

进一步的，上述上夹板、下夹板上相对设有若干个用于螺栓穿设固定的孔槽a5，通过在夹板的孔槽内穿设螺栓，实现对上夹板、下夹板上夹板、下夹板及其中间的转像棱镜和合像光学元件的固定。

进一步的，上述合像光学元件为长方形体，在长边的面设有互成90度的全反射面，互成90度的全反射面构成ⅴ形槽内全反射面101，ⅴ形槽内全反射面朝向第一长条形凸台a301，合像光学元件的短边面102抵靠第二长条形凸台a302。

进一步的，上述合像光学元件尺寸为20x10x20mm，其中ⅴ形槽内全反射面顶点到底面的高为5mm。

进一步的，上述合像光学元件由玻璃或光学塑料模压成形，或是两块直角反射棱镜加工胶合拼接而成，或两拼接面用光胶合方法粘结为一体。

合像光学元件的结构为光学设计所需结构，其优点：

①以单一的合像光学元件取代现有两个独立的直角转像棱镜实现双面成像光路的合像功能，该方案装配结构简单，合像光路调试更简易方便，且双面合像精度更高。

②合像光学元件仍然采用全反射实现转像功能，无需象单一直角双面反射棱镜那样，反射面需要镀制介质高反光膜或其它高反射膜。

③晶粒两面像之间的间隔可调可控，可通过合像光学元件沿光轴（图1中相机或镜头的光轴）方向微调来实现，通过本申请的第二长条形凸台a302，使该合像光学元件便于沿光轴方向移动。

进一步的，上述转像棱镜2为梯形转像棱镜，其远离夹板对称面的为小端，靠近夹板对称面的为大端，该大端的面抵靠第三长条形凸台a401，梯形转像棱镜的斜面201抵靠在斜凸台a402的斜边a403位置。

采用梯形转像棱镜的使用简化了照明光源系统，该方案比现有含楔形折射棱镜或直角分束棱镜的照明光源系统结构更简单，装配调试更容易，能量利用率更高，且成本更低；采用本申请机械装配结构，有利于方便实现装配和调试。

进一步的，上述转像棱镜2为直角三角形转像棱镜，其远离夹板对称面的为直角三角形转像棱镜的直角端，靠近夹板对称面的为直角三角形转像棱镜的底面，该底面抵靠第三长条形凸台，直角边面抵靠在斜凸台的斜边位置。

本实用新型基于合像光学元件的双面检测棱镜转像系统的装配结构通过平行相对设置的上夹板、下夹板，将合像光学元件和位于合像光学元件两侧的转像棱镜夹于上夹板、下夹板之间，并且限位合像光学元件和转像棱镜分别由第一定位件和第二定位件来定位，使合像光学元件和转像棱镜得以良好定位，提高了光学元件的定位精度和稳定性，且该装配结构简单、制作成本低。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。