一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域的三維特征檢測(cè)，具體涉及一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的用于機(jī)器視覺領(lǐng)域的檢測(cè)燈具，通過一個(gè)條形的LED燈來實(shí)現(xiàn)，條形的LED 燈發(fā)出的光線為一條直線，只能用于機(jī)器視覺領(lǐng)域的二維特征檢測(cè)，檢測(cè)效果不佳。因此， 有必要研發(fā)一種用于機(jī)器視覺領(lǐng)域的三維特征檢測(cè)的光學(xué)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種光線聚焦的 光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)的LED芯片發(fā)出的光線能經(jīng)反光鏡反射后匯聚到一焦點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)機(jī) 器視覺領(lǐng)域的三維特征檢測(cè)。
[0004] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng) 包括散熱器、固定于散熱器一側(cè)的基板、以及固定于基板一側(cè)的LED芯片，基板與散熱器通 過螺釘固定連接，螺釘?shù)穆菝蔽挥诨宓囊粋?cè)，LED芯片發(fā)出的光線經(jīng)一反光鏡反射后匯聚 到一焦點(diǎn)。
[0005] 進(jìn)一步的，所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距為A，所述芯片的寬度為B，所述螺釘?shù)穆菝钡?直徑為I，所述LED芯片的安全距離為J，所述基板邊緣與焦點(diǎn)之間的距離為F，其中， _r = n(i:2+/+j)0
[0006] 進(jìn)一步的，所述散熱器、基板和LED芯片的厚度之和為C，所述焦點(diǎn)、LED芯片所在 的平面與焦點(diǎn)、散熱器底部所在的平面之間的夾角為E，其中，￡ = ^lrCtaii(C.++i〇。
[0007] 進(jìn)一步的，所述焦點(diǎn)與所述散熱器底部之間的距離為H，其中，
[0008] 進(jìn)一步的，所述散熱器底部與所述焦點(diǎn)之間的縱向距離為D，所述焦點(diǎn)、散熱器底 部所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之間的夾角為K，其中，！ =drCSin(￡MJ)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述焦點(diǎn)、LED芯片所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之間的夾角為 G，其中，<? = ￡+夂。
[0010] 進(jìn)一步的，所述焦點(diǎn)、LED芯片所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之間的夾角G為 32.6。。
[0011] 進(jìn)一步的，所述光學(xué)系統(tǒng)包括還包括設(shè)置于所述LED芯片一側(cè)的反光鏡，反光鏡 包括多個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，多個(gè)橢圓形離軸反光鏡單體將LED芯片 發(fā)出的光線聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)，每個(gè)橢圓形離軸反光鏡單體的反射面均為曲面，所述曲面均 符合二次曲面公式
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述光學(xué)系統(tǒng)包括散熱器、固定于散熱器 一側(cè)的基板、以及固定于基板一側(cè)的LED芯片，基板與散熱器通過螺釘固定連接，螺釘?shù)穆?帽位于基板的一側(cè)，LED芯片發(fā)出的光線經(jīng)一反光鏡反射后匯聚到一焦點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所 述光學(xué)系統(tǒng)的焦距為A，所述芯片的寬度為B，所述螺釘?shù)穆菝钡闹睆綖镮， 所述LED芯片的安全距離為J，所述基板邊緣與焦點(diǎn)之間的距離為F，其中，
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述散熱器、基板和 LED芯片的厚度之和為C，所述焦點(diǎn)、LED芯片所在的平面與焦點(diǎn)、散熱器底部所在的平面之 間的夾角為E，其中，
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述焦點(diǎn)與所述散 熱器底部之間的距離為H，其中，
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述散熱器底部與 所述焦點(diǎn)之間的縱向距離為D，所述焦點(diǎn)、散熱器底部所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之 間的夾角為K，其中，
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述焦點(diǎn)、LED芯片 所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之間的夾角為G，其中，
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述焦點(diǎn)、LED芯片 所在的平面與焦點(diǎn)所在的橫向平面之間的夾角G為32. 6°。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：所述光學(xué)系統(tǒng) 包括還包括設(shè)置于所述LED芯片一側(cè)的反光鏡，反光鏡包括多個(gè)不同曲率半徑的橢圓 形離軸反光鏡單體，多個(gè)橢圓形離軸反光鏡單體將LED芯片發(fā)出的光線聚焦到一個(gè)焦 點(diǎn)，每個(gè)橢圓形離軸反光鏡單體的反射面均為曲面，所述曲面均符合二次曲面公式：
，其中，偽二次曲面系數(shù)，勸曲率半徑，f=X2+Y2，X，Y，Z是以 焦點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光線聚焦反光鏡，其特征在于：所述曲面選自： 二次曲面系數(shù)I為-0.64、曲率半徑為18的第一曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 640862447,曲率半徑為17. 97842589的第二曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 615645193,曲率半徑為19. 61477887的第三曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 580721926,曲率半徑為22. 0179688的第四曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 548697201，曲率半徑為24. 37035116的第五曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 501037454,曲率半徑為28. 18639421的第六曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 475262431，曲率半徑為30. 42428424的第七曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 451207087,曲率半徑為32. 63122659的第八曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 428531802,曲率半徑為34. 81498553的第九曲面； 二次曲面系數(shù)I為-0. 403004239,曲率半徑為37. 55103339的第十曲面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種光線聚焦反光鏡，其特征在于：所述反光鏡包括三個(gè) 不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，三個(gè)橢圓形離軸反光鏡單體的反射面所在的曲面 選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲 面、第九曲面和第十曲面中的任意三個(gè)； 或者，所述反光鏡包括四個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，四個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意四個(gè)； 或者，所述反光鏡包括五個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，五個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意五個(gè)； 或者，所述反光鏡包括六個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，六個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意六個(gè)； 或者，所述反光鏡包括七個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，七個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意七個(gè)； 或者，所述反光鏡包括八個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，八個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意八個(gè)； 或者，所述反光鏡包括九個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，九個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面中的任意九個(gè)曲面； 或者，所述反光鏡包括十個(gè)不同曲率半徑的橢圓形離軸反光鏡單體，十個(gè)橢圓形離軸 反光鏡單體的反射面所在的曲面選自所述第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五 曲面、第六曲面、第七曲面、第八曲面、第九曲面和第十曲面。
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域的三維特征檢測(cè)，具體涉及一種光線聚焦的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括散熱器、固定于散熱器一側(cè)的基板、以及固定于基板一側(cè)的LED芯片，基板與散熱器通過螺釘固定連接，螺釘?shù)穆菝蔽挥诨宓囊粋?cè)，LED芯片發(fā)出的光線經(jīng)一反光鏡反射后匯聚到一焦點(diǎn)。本發(fā)明的LED芯片發(fā)出的光線能經(jīng)反光鏡反射后匯聚到一焦點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺領(lǐng)域的三維特征檢測(cè)。
【IPC分類】F21Y101-02, F21V7-04, G02B19-00
【公開號(hào)】CN104570308
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410840809
【發(fā)明人】康衛(wèi)彤
【申請(qǐng)人】東莞市沃德普自動(dòng)化科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日