一种太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统的制作方法

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统。

背景技术：

太阳能电池板硅基片表面的形貌检测，采用808nm半导体激光照射硅片表面，激发硅片发光，再用红外相机接收并通过软件图像分析。在激光整形成长度较大的线光斑中，采用柱面镜或鲍威尔棱镜会造成线性光斑的能量分布不均，整体成高斯分布，中心能量密度高而边缘能量密度低。为了达到整体光斑的均匀，因此将激光通过微透镜阵列整形成长度为180mm线性光。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统，能够得到均匀性要求90%以上的线性光。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统，包括：沿着光线入射方向依次设有三片球面镜和两片微透镜，球面镜分别包括第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜，第一球面镜的出光面与第二球面镜的入光面为边缘接触式连接，第二球面镜的出光面与第三球面镜的入光面之间设有间距，微透镜包括第一微透镜和第二微透镜，第一微透镜和第二微透镜的相对镜面的y轴方向均设有球面阵列结构。

在本发明一个较佳实施例中，第一球面镜的入光面和出光面的曲率半径为27.92±0.01mm，第二球面镜的入光面的曲率半径为136.02±0.01mm，第二球面镜的出光面的曲率半径为28.348±0.01mm，第三球面镜的入光面的曲率半径为81.8±0.01mm，第三球面镜的出光面的曲率半径为59.7±0.01mm。

在本发明一个较佳实施例中，光源到第一球面镜的入光面中心的间距为32.29±0.1mm，第二球面镜的出光面中心与第三球面镜的入光面中心之间的间距为4.62±0.1mm，第三球面镜的出光面中心与第一微透镜中心之间的间距为12.32±0.1mm。

在本发明一个较佳实施例中，第一球面镜的中心厚度为8±0.1mm,边缘厚度为7.5±0.1mm，第二球面镜的中心厚度为5±0.1mm，边缘厚度为2.6±0.1mm，第三球面镜的中心厚度为8±0.1，边缘厚度为5.7±0.1mm。

在本发明一个较佳实施例中，第一球面镜、第二球面镜和第三球面镜的轴向长度为180~200mm。

在本发明一个较佳实施例中，第一微透镜的入光面为平面结构，出光面的y轴方向为球面阵列结构，第二微透镜的入光面的y轴方向为球面阵列结构，出光面为平面结构；所述阵列球面的曲率半径为1.1±0.01mm。

在本发明一个较佳实施例中，第一微透镜的中心与第二微透镜的中心之间间距为6.23±0.1mm。

在本发明一个较佳实施例中，第一微透镜和第二微透镜的中心厚度为2±0.1mm，高度为25±1mm，轴向长度为180~200mm，第一微透镜的轴向与光线入射方向垂直。

在本发明一个较佳实施例中，光线光源由半导体多模激光器发出，发散角na＝0.22；波长=808nm；光纤纤径=200μm，连接方式sma905。

本发明的有益效果是：本发明由三片球面镜对激光光束进行准直，再经过两片微透镜阵列在y轴方向聚焦成线性光；三片球面镜对激光发散角进行压缩准直，微透镜阵列在y方向对准直后的光束进行会聚，而对x方向的光束进行发散，最终在工作面上形成长度为180-200mm，宽度为0.6-0.8mm的线性光斑，重叠光斑优化完成均匀度在90%左右。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统一较佳实施例的结构示意图；

图2是图1所示太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统中第一球面镜的结构示意图；

图3是图1所示太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统中第二球面镜的结构示意图；

图4是图1所示太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统中第三球面镜的结构示意图；

图5是图1所示太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统中第一微透镜的结构示意图；

图6是图1所示太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统整形后的光斑分布图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例包括：

如图1所示，一种太阳能电池板硅基片表面检测用光学系统，包括：沿着光线入射方向依次设有三片球面镜和两片微透镜。

光线光源由半导体多模激光器发出，发散角na＝0.22；波长=808nm；光纤纤径=200μm，连接方式sma905。

球面镜分别包括第一球面镜1、第二球面镜2和第三球面镜3，第一球面镜1的出光面与第二球面镜2的入光面为边缘接触式连接，第二球面镜2的出光面与第三球面镜3的入光面之间设有间距。

微透镜包括第一微透镜4和第二微透镜5，第一微透镜4和第二微透镜5的相对镜面的y轴方向均设有球面阵列结构。

如图2所示，本发明优选第一球面镜1的入光面和出光面的曲率半径为27.92±0.01mm，第一球面镜1的中心厚度为8±0.1mm,边缘厚度为7.5±0.1mm，高度为25±1mm。

如图3所示，第二球面镜2的入光面的曲率半径为136.02±0.01mm，第二球面镜的出光面的曲率半径为28.348±0.01mm，第二球面镜2的中心厚度为5±0.1mm，边缘厚度为2.6±0.1mm，高度为25±1mm。

如图4所示，第三球面镜3的入光面的曲率半径为81.8±0.01mm，第三球面镜3的出光面的曲率半径为59.7±0.01mm。第三球面镜3的中心厚度为8±0.1，边缘厚度为5.7±0.1mm,高度为25±1mm。

其中，如图1所示，光源6到第一球面镜1的入光面中心的间距为32.29±0.1mm，第二球面镜2的出光面中心与第三球面镜3的入光面中心之间的间距为4.62±0.1mm，第三球面镜3的出光面中心与第一微透镜4中心之间的间距为12.32±0.1mm。第一微透镜4的中心与第二微透镜5的中心之间间距为6.23±0.1mm。

第一球面镜1、第二球面镜2和第三球面镜3的轴向长度均为180~200mm。

如图5所示，第一微透镜4的入光面为平面结构，出光面的y轴方向为球面阵列结构，第二微透镜5的入光面的y轴方向为球面阵列结构，出光面为平面结构。所述阵列球面的曲率半径为1.1±0.01mm。

第一微透镜4和第二微透镜5的中心厚度为2±0.1mm，高度为25±1mm，轴向长度为180~200mm，第一微透镜4的轴向与光线入射方向垂直。

本发明采用三片球面镜对激光光束进行准直，再经过两片微透镜阵列在y轴方向聚焦成线性光。三片球面镜对激光发散角进行压缩准直，微透镜阵列在y方向对准直后的光束进行会聚，而对x方向的光束进行发散，最终在工作面上形成长度为180-200mm，宽度为0.6-0.8mm的线性光斑，相邻微透镜阵列之间重合光斑区域5mm，重叠光斑优化完成均匀度在90%左右光斑分布图如图6所示。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。