提升光源均勻性的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提升光源均勻性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)器視覺檢測中，特別是對(duì)大幅面的的檢測物，有兩種成像方案，一種是線陣相機(jī)搭配條形光源，一種是面陣相機(jī)搭配面光源，對(duì)于這些光源(主要是指LED光源)，一般的均勻性都不夠好，均勻性是指光源照射到檢測物上或者光源的發(fā)光表面不同位置光照度的一致性，一般的條形光源，均勻性達(dá)到80%以上的有效長度(即光源發(fā)光面能被實(shí)際利用上的長度)一般只有其外形長度的70%以下，有的只有50%;而面光源也是同樣，面光源的均勻性是通過有效面積來表征，有效面積是指光源的發(fā)光面能被實(shí)際利用的面積，面光源的中間和邊緣的光照度差別很大，中間的照度一般是邊緣照度的兩倍以上，上述由于條形光源或面光源的均勻性差，直接導(dǎo)致這兩類光源的能量利用率降低。
[0003]而上述狀況會(huì)帶來很多問題，如果想要對(duì)比較長或者比較大尺寸的檢測物進(jìn)行均勻成像，條形光源的長度或者面光源的外形就要做的比較大，這樣就使光源的體積、重量都隨之增大，成本增高。安裝調(diào)試方面也很不方便，尤其是有些設(shè)備，實(shí)際應(yīng)用、用戶對(duì)設(shè)備外形尺寸、放置空間有比較嚴(yán)苛的要求，大尺寸的光源會(huì)對(duì)這些設(shè)備的設(shè)計(jì)引入很多實(shí)際困難。目前市場上也有一些用導(dǎo)光板或者透過率很低的亞克力板來提高光源的均勻性，但是這種光源的亮度都很低，使用范圍有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種提升光源均勻性的裝置，其在不改變光源尺寸的基礎(chǔ)上可提高光源的有效面積、均勻性及能量利用率。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種提升光源均勻性的裝置，其中包括組成光源的多個(gè)光源顆粒，多個(gè)所述光源顆粒設(shè)于同一平面且呈間隔設(shè)置，所述光源的一側(cè)間隔設(shè)有位于同一平面的多個(gè)起匯聚作用的透鏡，各所述光源顆粒與各透鏡位置一一對(duì)應(yīng)，所述透鏡的直徑或者邊長小于或等于相鄰兩個(gè)透鏡之間的距離。
[0006]進(jìn)一步地，相鄰所述光源顆粒之間的間距B滿足:B = D+2X*tgA，其中D為光源顆粒經(jīng)透鏡后的光斑的直徑或者邊長，X為光源顆粒與檢測物的距離，A為光源顆粒經(jīng)過透鏡后的半衰角。
[0007]進(jìn)一步地，所述透鏡與對(duì)應(yīng)的光源顆粒的間距為所述透鏡焦距的0.5-2倍。
[0008]進(jìn)一步地，組成所述光源的多個(gè)光源顆粒安裝于鋁基板上，所述鋁基板的相對(duì)兩端焊接有正、負(fù)極焊點(diǎn)，多個(gè)所述光源顆粒通過導(dǎo)線相互連接并與正、負(fù)極焊點(diǎn)連接。
[0009]進(jìn)一步地，組成所述光源的多個(gè)光源顆粒設(shè)置為至少一排。
[0010]進(jìn)一步地，所述鋁基板由多個(gè)鋁基板塊連接組成，多個(gè)所述光源顆粒固定于多個(gè)鋁基板塊上。
[0011]進(jìn)一步地，多個(gè)所述透鏡安裝于架體的水平板上，所述鋁基板設(shè)置于架體的一端且與水平板平行。
[0012]進(jìn)一步地，還包括勻光板，所述勻光板設(shè)于多個(gè)透鏡的另一側(cè)，所述勻光板到光源的距離小于檢測物到光源的距離，所述勻光板表面密布有多個(gè)微型凹槽或微型凸起。
[0013]進(jìn)一步地，還包括起匯聚作用的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件間隔設(shè)于多個(gè)透鏡與勻光板之間。
[0014]進(jìn)一步地，所述光學(xué)元件為匯聚棒或線性菲涅爾透鏡，所述光學(xué)元件長度、寬度分別大于光源的長度、寬度。
[0015]采用上述方案后，本發(fā)明提升光源均勻性的裝置具有以下有益效果:
[0016]1、將組成光源的多個(gè)光源顆粒設(shè)置在同一平面內(nèi)且呈間隔設(shè)置，并且在光源的一側(cè)放置多個(gè)起匯聚作用的透鏡，且各光源顆粒和各透鏡位置一一對(duì)應(yīng)，這樣設(shè)計(jì)使每個(gè)光源顆粒發(fā)射的光線進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，多個(gè)光源顆粒形成的光源整體發(fā)射的光線就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)大光束的效果，且使大部分光線都保持與中心位置的光源顆粒照射方向基本平行，提高了光源的有效面積及均勻性，并提高了光源的亮度和能量利用率；
[0017]2、通過增設(shè)勻光板，這些勻光板的材料主要由有機(jī)玻璃、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等材料制成，這些材料制成的勻光板透過率一般都在70%?95%之間，不會(huì)改變大部分光線的傳輸方向，尤其是小角度光線的傳輸方向，通過在其表面設(shè)置橫截面為鋸齒型或波浪型的多個(gè)微型凹槽或者微型凸起，能將大角度的光線折射，進(jìn)一步將部分光線進(jìn)行均勻化，進(jìn)一步提高光源的亮度和能量利用率；
[0018]3、通過增設(shè)起匯聚作用的光學(xué)元件，使光源發(fā)射的光線進(jìn)一步匯聚，進(jìn)一步提高了光源的亮度和光源的能量利用率；
[0019]4、光學(xué)元件采用匯聚棒或線性菲涅爾透鏡，且長度、寬度設(shè)置為分別大于光源的長度、寬度，這樣設(shè)計(jì)可以使光線在寬度方向匯聚，而長度方向保持不變，適用于條形光源使用，并能提高條形光源的亮度及光源的能量利用率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖1A是圖1中單個(gè)光源顆粒經(jīng)透鏡后的光路示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例三的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例四的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例五的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例六的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例七的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例七的主視示意圖；
[0029]圖9是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例七的左視示意圖；
[0030]圖10是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例八結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖11是本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例九結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0033]如圖1所示本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖，其包括組成光源的多個(gè)光源顆粒1，此光源可以為面光源或者條形光源。此實(shí)施例以面光源為例說明。多個(gè)光源顆粒I設(shè)于同一水平面且呈間隔設(shè)置。于圖1中所示，多個(gè)光源顆粒I的上側(cè)間隔設(shè)有位于同一水平面的多個(gè)起匯聚作用的透鏡2，此處透鏡2可選用凸透鏡。光源顆粒I與透鏡2呈上下一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，透鏡2 —般為圓形或方形。因此透鏡2的直徑或者邊長必須小于或者等于相鄰兩個(gè)透鏡2之間的距離。
[0034]工作時(shí)，各光源顆粒I發(fā)出的光線分別經(jīng)一透鏡2匯聚后，使每個(gè)光源顆粒I發(fā)射的光線進(jìn)行擴(kuò)束準(zhǔn)直，參考圖1A所示單個(gè)光源顆粒經(jīng)透鏡后的光路示意圖，光源顆粒I的發(fā)光面的直徑為D1，此實(shí)施例中Dl = 8mm，光源顆粒I發(fā)射的光線進(jìn)入透鏡2的入射角度為α，此實(shí)施例中α = 18°，光線經(jīng)透鏡2折射后的出射角度為β，此處β = 2°，此時(shí)光源顆粒I的出射光線的光斑直徑為D2，此實(shí)施例透鏡2選圓形，也可以選正方形透鏡，那么就用邊長來表征了。此實(shí)施例中D2 = 23.4mm。從圖中可看出，經(jīng)過透鏡2后，光源顆粒I發(fā)射的光線實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)束準(zhǔn)直，那么多個(gè)光源顆粒I組成的光源發(fā)射的光線就實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)大光束的效果，大部分光線都能保持與中心位置的光線照射方向基本平行，這樣就大大提高了光源的有效面積及均勻性，同時(shí)提高了光源的能量利用率。
[0035]如圖2所示本發(fā)明提升光源均勻性的裝置實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖，其大部分結(jié)構(gòu)與圖1所述實(shí)施例結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于:相鄰兩個(gè)光源顆粒I之間的間距B滿足:B =D+2X*tgA，其中D為光源顆粒I經(jīng)透鏡2后的光斑的直徑或者邊長，X為光源顆粒I與檢測物的距離，A為光源顆粒I經(jīng)過透鏡2后的半衰角。這樣設(shè)計(jì)后，可以使多個(gè)光源顆粒I之間可以重疊，進(jìn)一步提高光源的有效面積內(nèi)的照度，同時(shí)進(jìn)一步提高了光源照射的均勻性，并提高了光源的能量利用率。
[0036]本實(shí)施例提升光源均勻性的裝置的工作過程與圖1所述實(shí)施例相同，此處不再贅述。
[0037]另外，在有效工作范圍內(nèi)，透鏡2與對(duì)應(yīng)的光源顆粒I的間距應(yīng)該保證為透鏡2焦距f的0.5-2倍，此處透鏡2可以為常規(guī)透鏡或曲面透鏡，常