提升光源均匀性的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明技术领域，具体涉及一种提升光源均匀性的装置。
【背景技术】
[0002]在机器视觉检测中，特别是对大幅面的的检测物，有两种成像方案，一种是线阵相机搭配条形光源，一种是面阵相机搭配面光源，对于这些光源(主要是指LED光源)，一般的均匀性都不够好，均匀性是指光源照射到检测物上或者光源的发光表面不同位置光照度的一致性，一般的条形光源，均匀性达到80%以上的有效长度(即光源发光面能被实际利用上的长度)一般只有其外形长度的70%以下，有的只有50%;而面光源也是同样，面光源的均匀性是通过有效面积来表征，有效面积是指光源的发光面能被实际利用的面积，面光源的中间和边缘的光照度差别很大，中间的照度一般是边缘照度的两倍以上，上述由于条形光源或面光源的均匀性差，直接导致这两类光源的能量利用率降低。
[0003]而上述状况会带来很多问题，如果想要对比较长或者比较大尺寸的检测物进行均匀成像，条形光源的长度或者面光源的外形就要做的比较大，这样就使光源的体积、重量都随之增大，成本增高。安装调试方面也很不方便，尤其是有些设备，实际应用、用户对设备外形尺寸、放置空间有比较严苛的要求，大尺寸的光源会对这些设备的设计引入很多实际困难。目前市场上也有一些用导光板或者透过率很低的亚克力板来提高光源的均匀性，但是这种光源的亮度都很低，使用范围有限。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种提升光源均匀性的装置，其在不改变光源尺寸的基础上可提高光源的有效面积、均匀性及能量利用率。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种提升光源均匀性的装置，其中包括组成光源的多个光源颗粒，多个所述光源颗粒设于同一平面且呈间隔设置，所述光源的一侧间隔设有位于同一平面的多个起汇聚作用的透镜，各所述光源颗粒与各透镜位置一一对应，所述透镜的直径或者边长小于或等于相邻两个透镜之间的距离。
[0006]进一步地，相邻所述光源颗粒之间的间距B满足:B = D+2X*tgA，其中D为光源颗粒经透镜后的光斑的直径或者边长，X为光源颗粒与检测物的距离，A为光源颗粒经过透镜后的半衰角。
[0007]进一步地，所述透镜与对应的光源颗粒的间距为所述透镜焦距的0.5-2倍。
[0008]进一步地，组成所述光源的多个光源颗粒安装于铝基板上，所述铝基板的相对两端焊接有正、负极焊点，多个所述光源颗粒通过导线相互连接并与正、负极焊点连接。
[0009]进一步地，组成所述光源的多个光源颗粒设置为至少一排。
[0010]进一步地，所述铝基板由多个铝基板块连接组成，多个所述光源颗粒固定于多个铝基板块上。
[0011]进一步地，多个所述透镜安装于架体的水平板上，所述铝基板设置于架体的一端且与水平板平行。
[0012]进一步地，还包括匀光板，所述匀光板设于多个透镜的另一侧，所述匀光板到光源的距离小于检测物到光源的距离，所述匀光板表面密布有多个微型凹槽或微型凸起。
[0013]进一步地，还包括起汇聚作用的光学元件，所述光学元件间隔设于多个透镜与匀光板之间。
[0014]进一步地，所述光学元件为汇聚棒或线性菲涅尔透镜，所述光学元件长度、宽度分别大于光源的长度、宽度。
[0015]采用上述方案后，本发明提升光源均匀性的装置具有以下有益效果:
[0016]1、将组成光源的多个光源颗粒设置在同一平面内且呈间隔设置，并且在光源的一侧放置多个起汇聚作用的透镜，且各光源颗粒和各透镜位置一一对应，这样设计使每个光源颗粒发射的光线进行扩束准直，多个光源颗粒形成的光源整体发射的光线就实现了扩大光束的效果，且使大部分光线都保持与中心位置的光源颗粒照射方向基本平行，提高了光源的有效面积及均匀性，并提高了光源的亮度和能量利用率；
[0017]2、通过增设匀光板，这些匀光板的材料主要由有机玻璃、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等材料制成，这些材料制成的匀光板透过率一般都在70%?95%之间，不会改变大部分光线的传输方向，尤其是小角度光线的传输方向，通过在其表面设置横截面为锯齿型或波浪型的多个微型凹槽或者微型凸起，能将大角度的光线折射，进一步将部分光线进行均匀化，进一步提高光源的亮度和能量利用率；
[0018]3、通过增设起汇聚作用的光学元件，使光源发射的光线进一步汇聚，进一步提高了光源的亮度和光源的能量利用率；
[0019]4、光学元件采用汇聚棒或线性菲涅尔透镜，且长度、宽度设置为分别大于光源的长度、宽度，这样设计可以使光线在宽度方向汇聚，而长度方向保持不变，适用于条形光源使用，并能提高条形光源的亮度及光源的能量利用率。
【附图说明】
[0020]图1是本发明提升光源均匀性的装置实施例一结构示意图；
[0021]图1A是图1中单个光源颗粒经透镜后的光路示意图；
[0022]图2是本发明提升光源均匀性的装置实施例二结构示意图；
[0023]图3是本发明提升光源均匀性的装置实施例三的立体结构示意图；
[0024]图4是本发明提升光源均匀性的装置实施例四的立体结构示意图；
[0025]图5是本发明提升光源均匀性的装置实施例五的立体结构示意图；
[0026]图6是本发明提升光源均匀性的装置实施例六的立体结构示意图；
[0027]图7是本发明提升光源均匀性的装置实施例七的立体结构示意图；
[0028]图8是本发明提升光源均匀性的装置实施例七的主视示意图；
[0029]图9是本发明提升光源均匀性的装置实施例七的左视示意图；
[0030]图10是本发明提升光源均匀性的装置实施例八结构示意图；
[0031]图11是本发明提升光源均匀性的装置实施例九结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
[0033]如图1所示本发明提升光源均匀性的装置实施例一结构示意图，其包括组成光源的多个光源颗粒1，此光源可以为面光源或者条形光源。此实施例以面光源为例说明。多个光源颗粒I设于同一水平面且呈间隔设置。于图1中所示，多个光源颗粒I的上侧间隔设有位于同一水平面的多个起汇聚作用的透镜2，此处透镜2可选用凸透镜。光源颗粒I与透镜2呈上下一一对应关系，透镜2 —般为圆形或方形。因此透镜2的直径或者边长必须小于或者等于相邻两个透镜2之间的距离。
[0034]工作时，各光源颗粒I发出的光线分别经一透镜2汇聚后，使每个光源颗粒I发射的光线进行扩束准直，参考图1A所示单个光源颗粒经透镜后的光路示意图，光源颗粒I的发光面的直径为D1，此实施例中Dl = 8mm，光源颗粒I发射的光线进入透镜2的入射角度为α，此实施例中α = 18°，光线经透镜2折射后的出射角度为β，此处β = 2°，此时光源颗粒I的出射光线的光斑直径为D2，此实施例透镜2选圆形，也可以选正方形透镜，那么就用边长来表征了。此实施例中D2 = 23.4mm。从图中可看出，经过透镜2后，光源颗粒I发射的光线实现了扩束准直，那么多个光源颗粒I组成的光源发射的光线就实现了扩大光束的效果，大部分光线都能保持与中心位置的光线照射方向基本平行，这样就大大提高了光源的有效面积及均匀性，同时提高了光源的能量利用率。
[0035]如图2所示本发明提升光源均匀性的装置实施例二结构示意图，其大部分结构与图1所述实施例结构相同，不同之处在于:相邻两个光源颗粒I之间的间距B满足:B =D+2X*tgA，其中D为光源颗粒I经透镜2后的光斑的直径或者边长，X为光源颗粒I与检测物的距离，A为光源颗粒I经过透镜2后的半衰角。这样设计后，可以使多个光源颗粒I之间可以重叠，进一步提高光源的有效面积内的照度，同时进一步提高了光源照射的均匀性，并提高了光源的能量利用率。
[0036]本实施例提升光源均匀性的装置的工作过程与图1所述实施例相同，此处不再赘述。
[0037]另外，在有效工作范围内，透镜2与对应的光源颗粒I的间距应该保证为透镜2焦距f的0.5-2倍，此处透镜2可以为常规透镜或曲面透镜，常