一种适用于点光源的线光束照明装置以及照明调节方法

本发明涉及光学，具体涉及一种适用于点光源的线光束照明装置以及照明调节方法。

背景技术：

1、在采集物体的图像时，有面阵扫描和线扫描两种采集方法。最常见的2d机器视觉系统使用面阵扫描相机，此类相机在采集图像时需要曝光完整的像素矩阵。相比之下，线扫相机包含单行像素，其通过逐个像素线构建最终的2d图像。构建线扫描图像需要相机与物体之间保持相对运动，当物体移动经过相机面前时，相机将采集一个新的像素线，图像采集软件将存储每个像素线，然后将像素数据重新构建为最终的2d图像。

2、这种独特的图像采集过程擅长于采集输送带上快速移动的离散元件的图像，检测柱形物体的所有侧面，以及构建超大物体的图像。这些属性使线扫描相机成为了在连续或离散“卷筒”表面检测应用中采集目标物体图像的理想选择，比如塑料、织物、金属或纸张。

3、线扫描相机采集一行像素时仅需一条光线，这意味着不同于面阵扫描相机，线扫描相机不需要将元件均匀照亮。强烈、无波动且高度聚焦的线型照明最适合线扫描应用，由于采集速度较快(通常每个线条只需数微秒时间)，这也需要较高强度的光线。

4、目前市面上有大量成熟的线光源产品，均采用led灯实现，因为led灯具有亮度高、功率低的优良特性。但led灯的波长只限于可见光范围，对于一些需要宽谱段光束的线扫描成像系统则无法满足需求。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供一种适用于点光源的线光束照明装置以及照明调节方法，解决了现有的线光源产品无法产生宽谱段光束的线光束的问题。

2、为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种适用于点光源的线光束照明装置，包括光源组件、反射组件以及聚焦组件，光源组件包括点光源，点光源用于发出基础光束，基础光束包括宽谱段光束；反射组件包括离轴抛物面反射镜，离轴抛物面反射镜设置在基础光束的传播路径上，离轴抛物面反射镜用于将基础光束收集并反射，并将反射的基础光束转换为准直光束；聚焦组件包括聚焦镜片，设置在离轴抛物面反射镜的出射端，用于将准直光束聚焦为线光束。

3、在一些实施例中，反射组件还包括平面反射镜，平面反射镜设置在基础光束的传播路径上，且设置在点光源与离轴抛物面反射镜之间，平面反射镜用于将基础光束折转至离轴抛物面反射镜中。

4、在一些实施例中，光源组件还包括第一遮光罩，第一遮光罩上设有第一开口，第一遮光罩套设在点光源的外部，基础光束自第一开口透出，第一遮光罩用于调节基础光束的光圈和/或照射角度。

5、在一些实施例中，聚焦组件还包括第二遮光罩，聚焦镜片设置在第二遮光罩内，第二遮光罩具有第二开口以及第三开口，第二开口设置在聚焦镜片的入射面，第三开口设置在聚焦镜片的出射面；准直光束自第二开口射入聚焦镜片，并经聚焦镜片聚焦后自第三开口透出。

6、在一些实施例中，包括底座，底座具有相对设置的第一侧与第二侧，点光源与离轴抛物面反射镜设置在底座上，且靠近第一侧，平面反射镜与聚焦镜片设置在底座上，且靠近第二侧。

7、在一些实施例中，反射组件还包括第一安装板，第一安装板具有第一安装面，离轴抛物面反射镜设置在第一安装面上；离轴抛物面反射镜上具有抛物面，抛物面与第一安装面呈第一夹角设置，离轴抛物面反射镜还具有对称面，抛物面与对称面垂直，对称面与底座的上表面平行。

8、在一些实施例中，聚焦镜片呈柱状结构，且沿底座垂直向外侧延伸，聚焦镜片的主轴面与离轴抛物面反射镜的主轴面重合。

9、在一些实施例中，点光源为卤素灯。

10、在第二方面，本发明还提供一种线光束照明调节方法，适用于第一方面所述的线光束照明装置，方法包括：

11、调节点光源的基础光束的光圈；

12、调节离轴抛物面反射镜的反射面，以使点光源的成像置于离轴抛物面反射镜的焦点处；

13、调节聚焦镜片，以使聚焦镜片的主轴面与离轴抛物面反射镜的主轴面重合，聚焦镜片的出射面与离轴抛物面反射镜的主轴面垂直，聚焦镜片的出射光汇聚在聚焦镜片的焦面，形成线光束。

14、在一些实施例中，反射组件还包括平面反射镜，平面反射镜设置在基础光束的传播路径上，且设置在点光源与离轴抛物面反射镜之间；调节离轴抛物面反射镜的反射面，以使点光源的成像置于离轴抛物面反射镜的焦点处还包括：

15、调节离轴抛物面反射镜的反射面，以使点光源在平面反射镜中的虚像置于离轴抛物面反射镜的焦点处。

16、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

17、线光束照明装置包括光源组件、反射组件以及聚焦组件，光源组件包括点光源，点光源发出的基础光束为发散光，基础光束通过离轴抛物面反射镜的反射后转换为准直光束，再通过聚焦镜片将准直光束聚焦为线光束。本技术方案摆脱了传统led灯可见光谱段的限制，同时，利用离轴抛物面反射镜解决了点光源发出的发散光直接使用柱透镜无法汇聚为线光源的问题，相比传统平凸透镜准直效果提升明显，还可以避免透镜产生的色差问题，以及通过使用聚焦镜片获得所需的线光源，整个照明装置具有更强的适应性，准直效果好，结构简单，且成本低。

技术特征：

1.一种适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述反射组件还包括：

3.根据权利要求2所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述光源组件还包括：

4.根据权利要求3所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述聚焦组件还包括：

5.根据权利要求4所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述反射组件还包括第一安装板，所述第一安装板具有第一安装面，所述离轴抛物面反射镜设置在所述第一安装面上；

7.根据权利要求6所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述聚焦镜片呈柱状结构，且沿所述底座垂直向外侧延伸，所述聚焦镜片的主轴面与所述离轴抛物面反射镜的主轴面重合。

8.根据权利要求1所述的适用于点光源的线光束照明装置，其特征在于，所述点光源为卤素灯。

9.一种线光束照明调节方法，其特征在于，适用于权利要求1-8任一项所述的线光束照明装置，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的线光束照明调节方法，其特征在于，所述反射组件还包括平面反射镜，平面反射镜设置在所述基础光束的传播路径上，且设置在所述点光源与所述离轴抛物面反射镜之间；调节所述离轴抛物面反射镜的反射面，以使所述点光源的成像置于所述离轴抛物面反射镜的焦点处还包括：

技术总结
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种适用于点光源的线光束照明装置以及照明调节方法。线光束照明装置包括光源组件、反射组件以及聚焦组件，光源组件包括点光源，点光源发出的基础光束为发散光，基础光束通过离轴抛物面反射镜的反射后转换为准直光束，再通过聚焦镜片将准直光束聚焦为线光束。本技术方案摆脱了传统LED灯可见光谱段的限制，同时，利用离轴抛物面反射镜解决了点光源发出的发散光直接使用柱透镜无法汇聚为线光源的问题，相比传统平凸透镜准直效果提升明显，还可以避免透镜产生的色差问题，以及通过使用聚焦镜片获得所需的线光源，整个照明装置具有更强的适应性，准直效果好，结构简单，且成本低。

技术研发人员：孟浩然,崔旭,盛维伦
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15