专利名称：一种视频观察装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学设计领域，尤其涉及一种视频观察装置。
背景技术：
工业生产中往往需要对高低不平、具有凹槽或凸起的产品表面的缺陷进行视频观察和修补，以增加产品的合格率。传统的视频观察装置利用三个摄像头放置于工作台上的被测产品的左方、右方以及前方，三个摄像头向内倾斜一定角度进行观察，照明光源则与摄像头处于侧边平行位置，即照明光源的中心轴与C⑶的中心轴平行，照明光照在产品上， C⑶获取经过产品反射后原路返回的光，在CXD内形成产品图像。由于该装置的摄像头及照明光源需要相对工作台倾斜一定角度，因此这种传统的观察装置在水平方向占用空间较大，不利于该装置的小型化。而且由于原路反射以及干扰照明的缘故，物理分辨率较低。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种视频观察设备，旨在解决传统视频观察设备占用空间大以及分辨率低的问题。本实用新型是这样实现的，一种视频观察设备，用于观察工作台上的待检产品，所述设备包括位于所述样品台上方的第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统；所述第一成像系统包括用于将待检产品反射的第一光束垂直于工作台向上反射的第一反射镜，在所述第一反射镜的反射光路上自下向上设有第一调整透镜和第一半反射镜，在所述第一半反射镜的反射光路上设有第一光源装置，在所述第一半反射镜的透射光路上设有第一图像形成装置；所述第二成像系统包括用于将待检产品反射的第二光束垂直于工作台向上反射的第二反射镜，在所述第二反射镜的反射光路上自下向上设有第二调整透镜和第二半反射镜，在所述第二半反射镜的反射光路上设有第二光源装置，在所述第二半反射镜的透射光路上设有第二图像形成装置；所述第一反射镜和第二反射镜的镜面相对；所述第三成像系统包括用于发光以倾斜向下照射待检产品的第三光源装置，以及用于将产品反射的第三光束垂直于工作台向上反射的第三反射镜，在所述第三反射镜的反射光路上自下向上设有第三调整透镜和第三图像形成装置。作为本实用新型的优选技术方案所述第一成像系统及第二成像系统分别位于所述工作台的左方和右方；所述第三光源装置和第三反射镜分别位于所述工作台的后方和前方。所述第一图像形成装置包括自下向上共轴设置的第一显微镜、第一滤光片及第一CCD摄像机；所述第二图像形成装置包括自下向上共轴设置的第二显微镜、第二滤光片及第二 CCD摄像机；所述第三图像形成装置包括自下向上共轴设置的第三显微镜、第三滤光片及第三 CCD摄像机。所述第一滤光片的透过波长范围与所述第二光源装置的出射光的波长范围相对应；所述第二滤光片的透过波长范围与所述第一光源装置的出射光的波长范围相对应；所述第三滤光片的透过波长范围与所述第三光源装置的出射光的波长范围相对应。 所述第一 CXD摄像机、第二 CXD摄像机及第三CXD摄像机均为黑白CXD摄像机。所述显微镜的镜头为具有同轴照明功能的远心镜头。所述第一光源装置包括蓝光LED灯和位于所述蓝光LED灯的出射光路上的第一准
直透镜；所述第二光源装置包括绿光LED灯和位于所述绿光LED灯的出射光路上的第二准
直透镜；所述第三光源装置包括红光LED灯及位于所述红光LED灯的出射光路上的第三准
直透镜。所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜分别活动安装于所述第一成像系统、 第二成像系统及第三成像系统的下端。所述第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统的下端分别设有用于调节所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜的镜面的倾斜角度的调节装置。所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜的镜面相对于所述工作台的倾斜角度均为 112. 5°。在本实用新型中，由第一、第二及第三光源装置分别为对侧图像形成装置提供照明光，并且在三个成像系统的下端均设有反射镜，通过三个光源装置发出的光倾斜照射待测产品，经过产品反射到光源对侧的反射镜上，适当设置反射镜的倾斜角度，就可以将产品反射的光沿着垂直于工作台的方向向上反射，进而使成像光路可以垂直于工作台，这样，三个成像系统不必像传统视频观察装置那样需要相对工作台倾斜设置，而完全可以垂直于工作台，这样便减小了整个设备的水平占用空间，有效的解决了传统视频观察装置占用空间大的问题。由于采用对射照明、黑白采集、光源互相独立的方案，物理分辨率得到有效的提尚ο
图1是本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的立体结构示意图；图2是本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的第一、第二成像系统的光路图；图3是本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的第三成像系统的光路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本实用新型提供了一种视频观察设备，用于观察工作台上的待检产品，包括位于样品台上方的第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统；第一成像系统包括用于将待检产品反射的第一光束垂直于工作台向上反射的第一反射镜，在第一反射镜的反射光路上自下向上设有第一调整透镜和第一半反射镜，在第一半反射镜的反射光路上设有第一光源装置，在第一半反射镜的透射光路上设有第一图像形成装置；第二成像系统包括用于将待检产品反射的第二光束垂直于工作台向上反射的第二反射镜，在第二反射镜的反射光路上自下向上设有第二调整透镜和第二半反射镜，在第二半反射镜的反射光路上设有第二光源装置，在第二半反射镜的透射光路上设有第二图像形成装置；第一反射镜和第二反射镜的镜面相对；第三成像系统包括用于发光以倾斜向下照射待检产品的第三光源装置，以及用于将产品反射的第三光束垂直于工作台向上反射的第三反射镜，在第三反射镜的反射光路上自下向上设有第三调整透镜和第三图像形成装置。本实用新型由第一、第二及第三光源装置分别为对侧图像形成装置提供照明光， 并且在三个成像系统的下端均设有反射镜，通过三个光源装置发出的光倾斜照射待测产品，经过产品反射到光源对侧的反射镜上，适当设置反射镜的倾斜角度，就可以将产品反射的光沿着垂直于工作台的方向向上反射，进而使成像光路可以垂直于工作台，这样，三个成像系统不必像传统视频观察装置那样需要相对工作台倾斜设置，而完全可以垂直于工作台，这样便减小了整个设备的水平占用空间，有效的解决了传统视频观察装置占用空间大的问题。以下结合具体实施例对本实用新型一种视频观察设备的具体实现进行详细描述实施例一图1示出了本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的立体结构示意图，图2 示出了本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的第一、第二成像系统的光路图，图3 示出了本实用新型第一实施例提供的视频观察设备的第三成像系统的光路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。本实施例提供的视频观察设备主要包括三个成像系统，这三个成像系统位于承载待检产品的工作台的上方。这三个成像系统和工作台可作为一个大型的产品表面缺陷检测及修复设备的图像采集装置，用于完成待检测产品的成像过程，为产品表面缺陷的检测和修复提供参考图像。如图1所示，这三个成像系统分别为第一成像系统1、第二成像系统2、 第三成像系统3，工作台4位于三个成像系统下方的中间位置。[0047]其中，第一成像系统1的最下方设有第一反射镜11，该第一反射镜的镜面朝向工作台，并且镜面与工作台成一定角度，以便于将照明光线反射到待检产品上或者接收待检产品反射的光并将其反射到上方光学元件中。在第一反射镜11的上方依次设有第一调整透镜12和第一半反射镜13，第一调整透镜12和第一半反射镜13在附图2中示出，因为其安装于系统壳体内部，因此不便在附图1中示出。在第一半反射镜13的反射光路上设有第一光源装置14。而在第一半反射镜13的透射光路上则设有第一图像形成装置15。其中， 第一反射镜11的反射光路是垂直于工作台向上的，这可以通过合理设置第一反射镜的倾斜角度实现，因此第一调整透镜12和第一图像形成装置15是垂直于工作台自下向上共轴设置的，而第一半反射镜13的中心轴则与第一调整透镜12和第一图像形成装置15的中心轴之间成一定夹角。若工作台是水平的，那么上述的第一反射镜11、第一调整透镜12、第一半反射镜 13及第一图像形成装置15是竖直向上依次排布的；第一半反射镜13的镜面与水平面成 45 (应为67. 5)度角，第一光源装置14的光轴是水平方向的。第二成像系统2与第一成像系统1具有相同的组成部分，即第二成像系统具有第二反射镜21、第二调整透镜22、第二半反射镜23、第二光源装置M以及第二图像形成装置 25，并且各组件的相对位置关系均与第一成像系统相同。而第一与第二成像系统的区别在于第二反射镜21和第一反射镜11的镜面朝向是不同的，具体应当是相对的；第二光源装置M与第一光源装置14的出射光的波长范围是不同的，同样，第二图像形成装置25与第一图像形成装置15接收的反射光的波长范围也是不同的，二者形成的图像是不同的。对于第三成像系统，具体包括第三反射镜31、第三调整透镜32、第三光源装置33 以及第三图像形成装置34。其中，第三反射镜31、第三调整透镜32及第三图像形成装置；34 仍然是垂直于工作台自下向上依次排布，第三反射镜31的镜面朝向工作台，并且镜面与工作台成一定角度，以便于接收待检产品反射的光线并将其反射到上方光学元件上。与上述两个成像系统区别最大的是第三光源装置33位于第三反射镜31的对面，第三光源装置33 发光倾斜向内照射待检产品，光被产品反射后射在光源对面的第三反射镜31上，再进行后续的传播和成像过程。在本实施例中，由于第一反射镜11和第二反射镜21的镜面相对，因此第一和第二成像系统也是相对设置的，具体可以分别位于产品的左方和右方。第三光源装置33可以位于产品的后方，而第三图像形成装置34、第三调整透镜32及第三反射镜31则位于产品的前方。在本实施例中，可以预先设计好三个反射镜的安装位置及角度，本实施例中各反射镜的镜面与工作台成一定夹角角，优选为112.5°角，还可以根据实际需要调整该夹角的大小，如110°、135°、140°等。更优的方案是将各反射镜活动安装在成像系统下方，并且在成像系统上设置一调节装置，使反射镜倾角可调，图中未示出该调节装置，该调节装置的设置方式已经很成熟，在此不再赘述。在本实施例中，三个图像形成装置可以采用常见的显微镜加CXD摄像机的组合结构，并且显微镜的镜头采用具有同轴照明功能的远心镜头，以配合本实施例提供的成像系统。
以下结合附图2、3对本实施例提供的视频观察装置的工作原理进行说明。[0055]首先结合附图2，第一光源装置14发出第一种波长范围的光线Li，光线Ll被第一半反射镜13向下反射，经过第一调整透镜12进行光束调整，然后，光线Ll被第一反射镜11 倾斜向下反射并照射到下方的样品上。产品对光线Ll进行反射，光线Ll恰好被反射到与第一反射镜11相对的第二反射镜21上，第二反射镜21将光线Ll垂直向上反射，经过第二调整透镜22调整光束后，再经过第二半反射镜23透射，最后射入上方的第二图像形成装置 25中，形成第一种样品图像。同样，第二光源装置M发出第二种波长范围的光线L2，该光线L2为第一成像系统 15提供照明光，以获得第二种产品图像。结合附图3，第三光源装置33发出第三种波长范围的光线L3，光线L3照射到产品上，被产品反射后射到第三反射镜31上，第三反射镜31将光线L3垂直向上反射，光线L3 经过第三调整透镜32调整后，射入第三图像形成装置34，形成第三种产品图像。在本实施例提供的视频观察设备中，第一、第二成像系统相对设置，相互为对方系统提供照明光，第三光源装置为第三成像系统提供照明光，三个成像系统的下端均设有反射镜，适当设置反射镜的倾斜角度，就可以将产品反射的光沿着垂直于工作台的方向向上反射，进而使成像光路可以垂直于工作台，这样，三个成像系统不必像传统视频观察装置那样需要相对工作台倾斜设置，而完全可以垂直于工作台，这样便减小了整个设备的水平占用空间，有效的解决了传统视频观察装置占用空间大的问题。在本实施例中，光源装置可以采用常见的LED灯，并在LED灯的出光光路上设置准直透镜，并且这三种LED灯的出射光波长范围不同。具体的，第一光源装置14包括蓝光LED 灯141和位于蓝光LED灯141的出射光路上的第一准直透镜142 ；第二光源装置M包括绿光LED灯241和位于绿光LED灯241的出射光路上的第二准直透镜242 ；第三光源装置33 包括红光LED灯，在其出射光路上也可以设置第三准直透镜。实施例二 在上述实施例中，光线Li、光线L2及光线L3应当分别射入第二、第一及第三图像形成装置，但是不可避免的会有少部分光线进入不应进入的图像形成装置中，对图像形成杂光干扰，因此本实施例在上述实施例的基础上进行了进一步改进，在显微镜与CCD摄像机之间安装滤光片，使之只透过所需波长的光，进而避免杂光干扰，更真实的反映样品表面情况。具体的，第一图像形成装置15包括自下向上共轴设置的第一显微镜151、第一滤光片152及第一 CXD摄像机153 ；第二图像形成装置25包括自下向上共轴设置的第二显微镜 251、第二滤光片252及第二 CXD摄像机253 ；第三图像形成装置34包括自下向上共轴设置的第三显微镜341、第三滤光片342及第三CXD摄像机343。第一滤光片152只透过光线 L2，第二滤光片252只透过光线Li，第三滤光片342只透过光线L3。实施例三一般的照射光源一般为白光，摄像头采用彩色CCD，而彩色CCD的分辨率相对较低，拍摄的图像不够清晰，不能很好的样品表面缺陷的细节，因此本实施例在上述实施例的基础上进行了进一步改进，三个CXD摄像机均采用黑白CXD摄像机，以提高图像分辨率。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种视频观察设备，用于观察工作台上的待检产品，其特征在于，所述设备包括位于所述样品台上方的第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统；所述第一成像系统包括用于将待检产品反射的第一光束垂直于工作台向上反射的第一反射镜，在所述第一反射镜的反射光路上自下向上设有第一调整透镜和第一半反射镜，在所述第一半反射镜的反射光路上设有第一光源装置，在所述第一半反射镜的透射光路上设有第一图像形成装置； 所述第二成像系统包括用于将待检产品反射的第二光束垂直于工作台向上反射的第二反射镜，在所述第二反射镜的反射光路上自下向上设有第二调整透镜和第二半反射镜，在所述第二半反射镜的反射光路上设有第二光源装置，在所述第二半反射镜的透射光路上设有第二图像形成装置； 所述第一反射镜和第二反射镜的镜面相对； 所述第三成像系统包括用于发光以倾斜向下照射待检产品的第三光源装置，以及用于将产品反射的第三光束垂直于工作台向上反射的第三反射镜，在所述第三反射镜的反射光路上自下向上设有第三调整透镜和第三图像形成装置。
2.如权利要求1所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一成像系统及第二成像系统分别位于所述工作台的左方和右方；所述第三光源装置和第三反射镜分别位于所述工作台的后方和前方。
3.如权利要求1所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一图像形成装置包括自下向上共轴设置的第一显微镜、第一滤光片及第一 CXD摄像机；所述第二图像形成装置包括自下向上共轴设置的第二显微镜、第二滤光片及第二 CXD 摄像机；所述第三图像形成装置包括自下向上共轴设置的第三显微镜、第三滤光片及第三CXD 摄像机。
4.如权利要求3所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一滤光片的透过波长范围与所述第二光源装置的出射光的波长范围相对应；所述第二滤光片的透过波长范围与所述第一光源装置的出射光的波长范围相对应； 所述第三滤光片的透过波长范围与所述第三光源装置的出射光的波长范围相对应。
5.如权利要求3所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一CCD摄像机、第二 CCD摄像机及第三CXD摄像机均为黑白CXD摄像机。
6.如权利要求3所述的视频观察设备，其特征在于，所述显微镜的镜头为具有同轴照明功能的远心镜头。
7.如权利要求1所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一光源装置包括蓝光LED灯和位于所述蓝光LED灯的出射光路上的第一准直透镜；所述第二光源装置包括绿光LED灯和位于所述绿光LED灯的出射光路上的第二准直透镜；所述第三光源装置包括红光LED灯及位于所述红光LED灯的出射光路上的第三准直透^Mi ο
8.如权利要求1所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜分别活动安装于所述第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统的下端。
9.如权利要求8所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一成像系统、第二成像系统及第三成像系统的下端分别设有用于调节所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜的镜面的倾斜角度的调节装置。
10.如权利要求8所述的视频观察设备，其特征在于，所述第一反射镜、第二反射镜及第三反射镜的镜面相对于所述工作台的倾斜角度均为112.5°。
专利摘要本实用新型适用于光学设计领域，提供了一种视频观察装置，包括位于工作台上方第一、第二及第三成像系统；第一、第二成像系统包括反射镜，反射镜的反射光路上自下向上设有调整透镜和半反射镜，半反射镜的反射光路上设有光源装置，半反射镜的透射光路上设有图像形成装置；第一、第二系统的反射镜相对；第三成像系统包括光源装置，以及用于将产品反射的第三光束垂直于工作台向上反射的反射镜，反射镜的反射光路上自下向上设有第三调整透镜和第三图像形成装置。三个成像系统的下端均设有反射镜，适当设置反射镜的倾斜角，可以将产品反射的光垂直向上反射，使成像系统可以垂直于工作台，有效的解决了视频观察装置占用空间大的问题。
文档编号G02B21/06GK202102171SQ20112016970
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者李跃松, 林琳, 罗俊辉, 蔡春迎 申请人:深圳清溢光电股份有限公司