专利名称：具有透射及反射光源的照明装置、检测系统及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种光学检测系统及其检测方法，尤其涉及用于检测可透射的被测物体的前后表面的光学检测系统及其检测方法，以及应用于该光学检测系统的照明装置。
背景技术：
通常，平板玻璃、触摸屏、导光板或液晶面板等透光性/半透光性产品在制造中需要通过光学检测系统对其进行质量检测从而判定产品工艺和制程是否合格，然后以此为依据对工艺和制程进行改善并对产品进行修复以提高产品良率。光学检测系统一般包括光源及CCD测试机，通过光源向被测物体发射光线，光线经被测物体反射到达CCD测试机中，通过CCD测试机对光学影像转换为数字信号并进行分析比较，从而判断该被测物体表面是否合格。如果需要检测被测物体的第二表面时，则需要将被测物体反置或者放置另一光学检测系统，另一光学检测系统发射的光线入射至被测物体的第二表面并透射或反射至CCD测试机中，通过CCD测试机分析判断该被测物体表面是否合格。然，该种通过两套光学检测系统来检测被测物体前、后表面或者通过反置被测物体的方法，影响了被测物体表面质量检测的效率，并且，通过两套光学检测系统增加了检测成本，通过反置的方法由于定位或者摆放易对测物体表面造成影响。发明内容
鉴于以上所述，本发明有必要提供一种检测效率高、成本低且在检测中不易损坏被测物体的光学检测系统。
此外，还有必要提供一种检测方法。
此外，还有必要提供一种照明装置。
一种光学检测系统，用于检测被测物体，光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、成像单元以及透射光源；所述反射光源与透射光源设置在被测物体的相对的两侧，所述半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，所述透射光源发出光线透过被测物体并照射至半反半透镜，所述半反半透镜将所述反射光源发出光线和/或所述透射光源发出的光线反射至成像单元。
其中，所述半反半透镜具有入光面和出光面，该入光面朝向反射光源，反射光源与被测物体的连线与入光面呈45度夹角。
其中，所述光学检测系统还包括全反射镜，全反射镜设置在半反半透镜的一侧，用以接收从半反半透镜反射的光线并反射至成像单元，所述全反射镜具有反射面，全反射镜的反射面朝向半反半透镜的出光面且与该出光面平行。
其中，所述光学检测系统还包括运载平台，所述运载平台开设有孔，被测物体设置在运载平台上，检测时透射光源光线经过孔照射到被测物体上。
其中，所述透射光源为光源模组，该光源模组包括散热片、光源基板、光源以及扩散板，所述光源基板设置在散热片上，所述光源设置在光源基板上，所述光源发出的光线透过扩散板射向被测物体。
其中，所述扩散板一表面或者相对的二表面为粗糙面。
其中，所述扩散板一表面为圆柱面或椭圆柱面。
其中，所述光源模组还包括机械挡片，机械挡片设置在扩散板上方，机械挡片外侧面为粗糙面，内侧面为粗糙面或镜面。
其中，所述机械挡片为一挡罩，挡罩呈喇叭状设在扩散板上，所述挡罩较大口径的一端与扩散板接触，相对的一端形成为口径尺寸较小的开口。
一种光学检测系统，用于检测被测物体，光学检测系统包括反射光源、半反半透镜以及透射光源；反射光源设置在被测物体的一侧，半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，透射光源设置在被测物体的另一侧，反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，透射光源发出光线透过被测物体并照射至半反半透镜，所述透射光源为光源模组，该光源模组包括光源、扩散板以及机械挡片，机械挡片设置在扩散板上并形成出光孔，光源设置在所述扩散板下方，使得光源发出的光线经过扩散板后经过机械挡片内表面的反射而从出光孔汇聚散出照射至待测物体，所述反射光源位于机械挡片的上方，使得反射光源发出的光线经过外表面的反射而减少进入出光孔的光线。
—种光学检测系统的检测方法，光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、全反射镜、成像单元以及透射光源；
仅检查被测物体的第一表面时，开启反射光源，关闭透射光源，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体反射的光线反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以检测被测物体的第一表面；
仅检查被测物体的第二表面时，开启透射光源，关闭反射光源，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体透射的光线反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以检测被测物体的第二表面；
同时检测被测物体前后表面时，反射光源和透射光源同时开启，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，此时两路光线汇聚在一起经半反半透镜反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以同时检测被测物体的前后表面。
一种光学检测系统的检测方法，光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、成像单元以及透射光源；
仅检查被测物体的第一表面时，开启反射光源，关闭透射光源，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体反射的光线反射至成像单元，以检测被测物体的第一表面；
仅检查被测物体的第二表面时，开启透射光源，关闭反射光源，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体透射的光线反射至成像单元，以检测被测物体的第二表面；
同时检测被测物体前后表面时，反射光源和透射光源同时开启，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，此时两路光线汇聚在一起经半反半透镜反射至成像单元，以同时检测被测物体的第一及第二表面。
一种照明装置，用于为检测被测物体提供光照条件，该照明装置包括反射光源、半反半透镜以及透射光源；所述反射光源与透射光源设置在被测物体的相对的两侧，所述半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，所述透射光源发出光线经增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
其中，所述透射光源包括扩散板，所述扩散板至少一表面为粗糙面，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜透过测物体表面在所述粗糙面处减弱，所述透射光源发出光线经粗糙面增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
其中，所述透射光源还包括机械挡片，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜透过测物体表面在机械挡片处被遮挡，所述透射光源发出光线经机械挡片反射增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
相较于现有技术，本发明光学检测系统通过设置反射光源与透射光源，使得被测物体表面可充分检测，在检测前表面时开启反射光源而关闭透射光源，在检测后表面时开启透射光源而关闭反射光源，无需通过使用两套光照设备来分别检测被测物体的前后表面，提高了检测物件的检测效率，降低了检测成本，且在检测过程中无需重新置放被测物体，在检测中不易损坏被测物体。
图I为本发明光学检测系统的结构示意图2为用于图I所示的光学检测系统的透射光源的结构示意图3为应用于光学检测系统的光源模组。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，所示为一光学检测系统10，用于检测被测物体20。被测物体20可为液晶面板、触摸屏、导光板、平板玻璃等透明/半透明物体。光学检测系统10包括反射光源11、半反半透镜12、全反射镜13、成像单元14以及透射光源15。该光学检测系统10可以用于检测被测物体20表面或者内部的缺陷，例如起泡，划痕等。
反射光源11设置在被测物体20的前方，半反半透镜12设置在反射光源11与被测物体20之间。该半反半透镜12可反射与透射光线，该半反半透镜12具有一入光面121 和一出光面122，该入光面121朝向反射光源11，使得反射光源11发出的光线到达入光面 121。通过设置半反半透镜12，即调整半反半透镜12相对反射光源11的角度，使得反射光源11入射至半反半透镜12上透射的光线而投射至被测物体20上。本实施例中，通过将半反半透镜12的入光面121与反射光源11发出的光线大致呈45度角设置，使得反射光源11 经透射的光线与反射光源11发出的光线在同一直线上，且垂直地投入至被测物体20的前表面。
被测物体20设置在一平台30上，通过反射光源11经透射的光线投射至被测物体 20前表面后经被测物体20前表面反射，光线被反射至半反半透镜12的出光面122上。平台30上开设有通光孔32，以供透射光源15发出的光线穿过该通光孔32照射到被测物体 20的后表面。
全反射镜13设置在半反半透镜12的一侧，使得入射至半反半透镜12的出光面 122的光线可经该出光面122反射而照射至全反射镜13上。全反射镜13具有反射面131， 可将入射至该反射面131的光线全部反射至成像单元14。通过设置全反射镜13，即调整全反射镜13的反射面131，使得入射至全反射镜13的反射面131的光线可充分投射至成像单元14上。本实施例中，所述全反射镜13的反射面131朝向半反半透镜12的出光面122 且与该出光面122平行。从而，被测物体20前表面反射的光线经半反半透镜12的出光面 122反射而投射至全反射镜13的反射面131上，然后全部反射至成像单元14上。
所述成像单元14包括相机141及镜头142。成像单元14接收从全反射镜13的反射面131上反射的光线，其可将光学影像转换为数字信号并传送至图像分析机进行分析比较，从而判断该被测物体表面是否合格。
所述透射光源15设置在被测物体20的后方，透射光源15发出的光线投射至被测物体20的后表面，并经被测物体20透射后投射至所述半反半透镜12的出光面122上，半反半透镜12的出光面122反射而投射至全反射镜13的反射面131上，然后全部反射至成像单元14上。成像单元14将被测物体20的后表面的光学影像转换为数字信号并传送至图像分析机进行分析比较，从而判断该被测物体20的后表面是否合格。本实施例中，被测物体20设置在所述平台30上，该平台30开设有通光孔32，使得透射光源15发出的光线投射至被测物体20的待测的后表面上。
使用该光学检测系统10检测被测物体20时，将被测物体20放置在平台30上；检查被测物体20前表面时，关闭透射光源15，反射光源11发出光线至半反半透镜12，从半反半透镜12透射的光线照射至被测物体20的前表面后经被测物体20反射回至半反半透镜 12的出光面122，出光面122进一步将被测物体20前表面反射的光线反射至全反射镜13， 全反射镜13将光线反射至成像单元14，以检测被测物体20前表面；
检查被测物体20后表面时，关闭反射光源11，透射光源15发出光线入射至被测物体20的后表面，并经被测物体20透射至半反半透镜12，半反半透镜12将被测物体20透射的光线反射至全反射镜13，全反射镜13将光线反射至成像单元14，以检测被测物体20的后表面。
或者同时检测被测物体20前后表面时，反射光源11和透射光源15同时开启，反射光源11发出光线至半反半透镜12，从半反半透镜透射12的光线照射至被测物体20的前表面后经被测物体20反射至半反半透镜12，透射光源15发出光线入射至被测物体20的后表面，并经被测物体20透射至半反半透镜12，此时两路光线汇聚在一起经半反半透镜12 反射至全反射镜13，全反射镜13将光线反射至成像单元14，以同时检测被测物体20的前后表面。
如此，可对被测物体20的整体表面缺陷进行充分检测，在检测被测物体20的前表面时开启反射光源11而关闭透射光源15，在检测被测物体20后表面时开启透射光源15而关闭反射光源11，无需如传统的通过使用两套光学检测系统来分别检测被测物体的前后表面，提高了检测物体的检测效率，降低了检测成本，且在检测过程中无需重新置放被测物体 20，在检测中不易损坏被测物体20。
本发明光学检测系统10进一步的改善，由于被测物体20为透明/半透明物体，反射光源11设置在被测物体20的前方，透射光源15设置在被测物体20的后方，当使用反射光源11而关闭透射光源15对被测物体20进行检测时，部分光线透射被测物体20而投射至透射光源15的表面，透射光源15的表面会反射而产生杂散光线，杂散光线投射至半反半透镜12，从而对被测物体20前表面的检测造成不良影响，对检测的精度具有一定影响。
请参阅图2，提供一透射光源15，透射光源15包括发光体150、挡板151与漫射板 152。挡板151上开设有孔1511，漫射板152设置在孔1511内。该漫射板152的上下表面均为粗糙面，使得反射光源11发出的投射至被测物体20的光线，透射过被测物体20并投射至漫射板152上，漫射板152对光线漫射，减少了透射至透射光源15表面的光线，对应地减少了透射光源15表面的反射投入至半反半透镜12。如此，可以提高对被测物体2 0前表面检测精度。可以理解，漫射板152亦可只是其上表面为粗糙面。漫射板152亦可设置挡板151上,位于孔1511上方。
进一步地，为了加强透射光源15的光线强度，提高透射光源15的利用率，并且避免漫射板152上除对应被测物体20区域外的其他区域产生的杂散光线投射至半反半透镜 12上造成对测物体20后表面检测精度的影响，漫射板152上还设置有挡罩153。挡罩153 呈喇叭状罩设在漫射板152上，其中较大口径的喇叭口的一端与漫射板152接触，相对喇叭口的一端形成为口径尺寸较小的开口 1531。该开口 1531的尺寸对应平台30上通光孔32 的尺寸，使发光体150发出的光线穿过漫射板152、开口 1531以及通光孔32、被测物体20而投射至半反半透镜12上。挡罩153朝向漫射板152的内侧面为反射面，如粗糙面或镜面， 挡罩外侧面可为粗糙面。透射光源15发出的光线透过漫射板152投入到挡罩153内侧面上时，将被该内侧面反射而重新投射至漫射板152，漫射板152反射或透射该光线，如此经过多次反射或透射后，光线可汇聚从所述开口 1531射出，如此，该挡罩153极大地提高了透射光源15的光线的利用率，也提高了透射光源15的光线强度。同时，通过设置挡罩153，使得漫射板152上除被测物体20区域外的其他区域产生的杂散光线不能投射至半反半透镜 12上，避免了对被测物体20后表面检测精度的影响。
综上，通过在平台30上设置漫射板152并通过在漫射板152外围设置挡罩153，漫射板152可使得反射光源11发出的光线中透过被测物体20的光线投射至漫射板152上发生漫反射，而不会直接投射至透射光源15上发生反射而造成对被测物体20前表面的检测精度不高。通过设置挡罩153可使得透射光源15发出的光线汇聚而从对应被测物体20尺寸大小的开口 1531射出，提高了透射光源15的光线的利用率，也提高了透射光源15的光线强度；且漫射板152上除对应被测物体20区域外的其他区域产生的杂散光线不能投射至半反半透镜12上，避免了对被测物体20后表面检测精度的影响。
请进一步参阅图3，进一步利用图2所示的透射光源的漫射板结构制作的另一光源模组40，该光源模组40包括散热片41、光源基板42、LED芯片43、扩散板44以及机械挡片45。所述光源基板42设置在散热片41上，所述LED芯片43设置在光源基板42上，所述扩散板44设置在LED芯片43的上方，该扩散板44相当图2中所述的漫射板152，所述机械挡片45相当于图2中所述的挡罩153，机械挡片45设置在扩散板44上且围成一出光孔 452。该光源模组40可作为图I中的透射光源15，与反射光源11、半反半透镜12、全反射镜13、成像单元14形成光学检测系统。可以理解，为了增加LED芯片43发出的光线照射到被测物体20后表面的强度，还可以在扩散板44底部设置聚光板(图未示)，以增加光照强度。 当然所述扩散板44亦可设计为具有聚光作用的板。如扩散板44152的上表面可以为曲面， 如圆柱面或椭圆柱面，下表面为粗糙面，上表面设计成曲面可增加漫射板152的聚光作用， 提高漫射光线强度。
此外，所述的LED芯片43可以为其他光源代替，例如氙灯，氙灯可以进一步提高照明的亮度。
本发明光学检测系统通过透射光源与反射光源集成在同一套成像系统中，在保证照明光斑亮度与均匀性满足要求的情况下，不会对应用正光时的检测造成干扰，节省了成本。
此外，所述全反射镜13可以省略，通过成像单元14位置调整，如横向倒置，使半反半透镜12反射的光线直接照射至成像单元14接收即可。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种具有透射及反射光源的光学检测系统，用于检测被测物体，其特征在于光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、成像单元以及透射光源；所述反射光源与透射光源设置在被测物体的相对的两侧，所述半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，所述透射光源发出光线透过被测物体并照射至半反半透镜，所述半反半透镜将所述反射光源发出光线和/ 或所述透射光源发出的光线反射至成像单元。
2.根据权利要求I所述的光学检测系统，其特征在于所述半反半透镜具有入光面和出光面，该入光面朝向反射光源，反射光源与被测物体的连线与入光面呈45度夹角。
3.根据权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于所述光学检测系统还包括全反射镜，全反射镜设置在半反半透镜的一侧，用以接收从半反半透镜反射的光线并反射至成像单元，所述全反射镜具有反射面，全反射镜的反射面朝向半反半透镜的出光面且与该出光面平行。
4.根据权利要求I所述的光学检测系统，其特征在于所述光学检测系统还包括运载平台，所述运载平台开设有孔，被测物体设置在运载平台上，检测时透射光源光线经过孔照射到被测物体上。
5.根据权利要求I所述的光学检测系统，其特征在于所述透射光源为光源模组，该光源模组包括散热片、光源基板、光源以及扩散板，所述光源基板设置在散热片上，所述光源设置在光源基板上，所述光源发出的光线透过扩散板射向被测物体。
6.根据权利要求5所述的光学检测系统,其特征在于所述扩散板一表面或者相对的二表面为粗糙面。
7.根据权利要求5所述的光学检测系统，其特征在于所述扩散板一表面为圆柱面或椭圆柱面。
8.根据权利要求5所述的光学检测系统，其特征在于所述光源模组还包括机械挡片， 机械挡片设置在扩散板上方，机械挡片外侧面为粗糙面，内侧面为粗糙面或镜面。
9.根据权利要求8所述的光学检测系统，其特征在于所述机械挡片为一挡罩，挡罩呈喇叭状设在扩散板上，所述挡罩较大口径的一端与扩散板接触，相对的一端形成为口径尺寸较小的开口。
10.一种具有透射及反射光源的检测系统，用于检测被测物体，其特征在于光学检测系统包括反射光源、半反半透镜以及透射光源；反射光源设置在被测物体的一侧，半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，透射光源设置在被测物体的另一侧，反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，透射光源发出光线透过被测物体并照射至半反半透镜，所述透射光源为光源模组，该光源模组包括光源、扩散板以及机械挡片，机械挡片设置在扩散板上并形成出光孔，光源设置在所述扩散板下方，使得光源发出的光线经过扩散板后经过机械挡片内表面的反射而从出光孔汇聚散出照射至待测物体， 所述反射光源位于机械挡片的上方，使得反射光源发出的光线经过外表面的反射而减少进入出光孔的光线。
11.一种光学检测系统的检测方法，用于检测被测物体，其特征在于光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、全反射镜、成像单元以及透射光源；仅检查被测物体的第一表面时，开启反射光源，关闭透射光源，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体反射的光线反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以检测被测物体的第一表面；仅检查被测物体的第二表面时，开启透射光源，关闭反射光源，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体透射的光线反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以检测被测物体的第二表面；同时检测被测物体前后表面时，反射光源和透射光源同时开启，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，此时两路光线汇聚在一起经半反半透镜反射至全反射镜，全反射镜将光线反射至成像单元，以同时检测被测物体的前后表面。
12.一种光学检测系统的检测方法，用于检测被测物体，其特征在于光学检测系统包括反射光源、半反半透镜、成像单元以及透射光源；仅检查被测物体的第一表面时，开启反射光源，关闭透射光源，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体反射的光线反射至成像单元，以检测被测物体的第一表面；仅检查被测物体的第二表面时，开启透射光源，关闭反射光源，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，半反半透镜将被测物体透射的光线反射至成像单元，以检测被测物体的第二表面；同时检测被测物体前后表面时，反射光源和透射光源同时开启，反射光源发出光线至半反半透镜，从半反半透镜透射的光线照射至被测物体的第一表面后经被测物体反射至半反半透镜，透射光源发出光线入射至被测物体的第二表面，并经被测物体透射至半反半透镜，此时两路光线汇聚在一起经半反半透镜反射至成像单元，以同时检测被测物体的第一及第二表面。
13.一种具有透射及反射光源的照明装置，用于为检测被测物体提供光照条件，其特征在于该照明装置包括反射光源、半反半透镜以及透射光源；所述反射光源与透射光源设置在被测物体的相对的两侧，所述半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜照射至被测物体表面后反射至半反半透镜，所述透射光源发出光线经增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于所述透射光源包括扩散板，所述扩散板至少一表面为粗糙面，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜透过测物体表面在所述粗糙面处减弱，所述透射光源发出光线经粗糙面增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
15.根据权利要求13或14所述的照明装置，其特征在于所述透射光源还包括机械挡片，所述反射光源发出光线穿过半反半透镜透过测物体表面在机械挡片处被遮挡，所述透射光源发出光线经机械挡片反射增强后透过被测物体并照射至半反半透镜。
全文摘要
本发明公开了一种具有透射及反射光源的照明装置、应用该照明装置的光学检测系统及其检测方法。该光学检测系统包括反射光源、透射光源、成像单元、半反半透镜以及全反射镜；反射光源设置在被测物体的一侧，半反半透镜设置在反射光源与被测物体之间，透射光源设置在被测物体的另一侧，全反射镜设置在半反半透镜的一侧，用以接收从半反半透镜反射的光线并反射至成像单元。本光学检测系统通过设置反射光源与透射光源，使得被测物体表面结构可充分检测，在检测前表面结构时开启反射光源而关闭透射光源，在检测后表面结构时开启透射光源而关闭反射光源，也可同时开启反射光源和透射光源对被测物体前后表面结构同时进行检测，提高了检测物件的检测效率。
文档编号G01N21/958GK102944563SQ20121037240
公开日2013年2月27日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者张梁, 李波, 樊思民, 董玉静, 温晔 申请人:肇庆中导光电设备有限公司