CN104570177A - 一种光线聚焦反光镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器视觉领域的三维特征检测，具体涉及一种光线聚焦反光镜，所述反光镜包括多个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，多个椭圆形离轴反光镜单体将LED芯片发出的光线聚焦到一个焦点，每个椭圆形离轴反光镜单体的反射面均为曲面，所述曲面均符合二次曲面公式： ，其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C 2=X2+Y2，X，Y，Z是以焦点为坐标原点的坐标。本发明的反光镜能将LED芯片发出的光线从多个角度汇聚到一焦点，以实现机器视觉领域的三维特征检测，且采用非球面镜能实现高的能源利用率。

Description

一种光线聚焦反光镜
技术领域
本发明涉及机器视觉领域的三维特征检测，具体涉及一种光线聚焦反光镜。
背景技术
现有的用于机器视觉领域的检测灯具，通过一个条形的LED灯来实现，条形的LED灯发出的光线为一条直线，只能用于机器视觉领域的二维特征检测，检测效果不佳，且能源利用率低。因此，有必要研发一种用于机器视觉领域的三维特征检测的反光镜。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种光线聚焦反光镜，该反光镜能将LED芯片发出的光线从多个角度汇聚到一焦点，以实现机器视觉领域的三维特征检测，且采用非球面镜能实现高的能源利用率。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种光线聚焦反光镜，所述反光镜包括多个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，多个椭圆形离轴反光镜单体将LED芯片发出的光线聚焦到一个焦点，每个椭圆形离轴反光镜单体的反射面均为曲面，所述曲面均符合二次曲面公式： ，其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C 2=X2+Y2，X，Y，Z是以焦点为坐标原点的坐标。
进一步的，所述曲面选自：
二次曲面系数K为-0.64、曲率半径R为18的第一曲面；
二次曲面系数K为-0.640862447，曲率半径R为17.97842589的第二曲面；
二次曲面系数K为-0.615645193，曲率半径R为19.61477887的第三曲面；
二次曲面系数K为-0.580721926，曲率半径R为22.0179688的第四曲面；
二次曲面系数K为-0.548697201，曲率半径R为24.37035116的第五曲面；
二次曲面系数K为-0.501037454，曲率半径R为28.18639421的第六曲面；
二次曲面系数K为-0.475262431，曲率半径R为30.42428424的第七曲面；
二次曲面系数K为-0.451207087，曲率半径R为32.63122659的第八曲面；
二次曲面系数K为-0.428531802，曲率半径R为34.81498553的第九曲面；
二次曲面系数K为-0.403004239，曲率半径R为37.55103339的第十曲面。
进一步的，所述反光镜包括三个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，三个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括四个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，四个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括五个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，五个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括六个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，六个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括七个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，七个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括八个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，八个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
进一步的，所述反光镜包括九个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，九个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个曲面。
进一步的，所述反光镜包括十个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，十个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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。
本发明的有益效果在于：本发明的反光镜能将LED芯片发出的光线从多个角度汇聚到一焦点，以实现机器视觉领域的三维特征检测，且采用非球面镜能实现高的能源利用率。
附图说明
图1是本发明所述曲面的分布示意图。
图2是本发明的工作原理图。
附图标记为：30—LED芯片、4—反光镜、40—焦点、41—第一曲面、42—第二曲面、43—第三曲面、44—第四曲面、45—第五曲面、46—第六曲面、47—第七曲面、48—第八曲面、49—第九曲面、410—第十曲面。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
见图1-2，一种光线聚焦反光镜，所述反光镜4包括多个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，多个椭圆形离轴反光镜单体将LED芯片30发出的光线聚焦到一个焦点40，每个椭圆形离轴反光镜单体的反射面均为曲面，所述曲面均符合二次曲面公式：，其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C 2=X2+Y2，X，Y，Z是以焦点40为坐标原点的坐标。
本发明的反光镜能将LED芯片发出的光线从多个角度汇聚到一焦点40，以实现机器视觉领域的三维特征检测，且采用非球面镜能实现高的能源利用率。
在本实施例中，所述LED芯片的旋转角度为32.6°，即所述焦点40、LED芯片30所在的平面与焦点40所在的横向平面之间的夹角为32.6°。
所述曲面选自：
二次曲面系数K为-0.64、曲率半径R为18的第一曲面41；
二次曲面系数K为-0.640862447，曲率半径R为17.97842589的第二曲面42；
二次曲面系数K为-0.615645193，曲率半径R为19.61477887的第三曲面43；
二次曲面系数K为-0.580721926，曲率半径R为22.0179688的第四曲面44；
二次曲面系数K为-0.548697201，曲率半径R为24.37035116的第五曲面45；
二次曲面系数K为-0.501037454，曲率半径R为28.18639421的第六曲面46；
二次曲面系数K为-0.475262431，曲率半径R为30.42428424的第七曲面47；
二次曲面系数K为-0.451207087，曲率半径R为32.63122659的第八曲面48；
二次曲面系数K为-0.428531802，曲率半径R为34.81498553的第九曲面49；
二次曲面系数K为-0.403004239，曲率半径R为37.55103339的第十曲面410。
本发明的曲面还可以选自其它不同二次曲面系数和曲率半径的曲面，只要符合二次曲面公式：即可，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
本实施例中，所述反光镜4包括九个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，九个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意九个曲面。在本实施例中，九个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面具体为第一曲面41至第九曲面49。每个曲面的长度可以根据需要进行合理的设置，所述九个曲面之间设置有八个连接面，即相邻两个曲面的首位连接处设置一个连接面，八个连接面分别与所述焦点40共面。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括三个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，三个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意三个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括四个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，四个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意四个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括五个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，五个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意五个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括六个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，六个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意六个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括七个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，七个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意七个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括八个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，八个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410中的任意八个。
本发明的另一种较佳的实施方式为：所述反光镜4包括十个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，十个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面41、第二曲面42、第三曲面43、第四曲面44、第五曲面45、第六曲面46、第七曲面47、第八曲面48、第九曲面49和第十曲面410。
本发明的反光镜4还可以包括一个、两个、或大于十个的不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括多个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，多个椭圆形离轴反光镜单体将LED芯片发出的光线聚焦到一个焦点，每个椭圆形离轴反光镜单体的反射面均为曲面，所述曲面均符合二次曲面公式： ，其中，K为二次曲面系数，R为曲率半径，C 2=X2+Y2，X，Y，Z是以焦点为坐标原点的坐标。
2.根据权利要求1所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述曲面选自：
二次曲面系数K为-0.64、曲率半径R为18的第一曲面；
二次曲面系数K为-0.640862447，曲率半径R为17.97842589的第二曲面；
二次曲面系数K为-0.615645193，曲率半径R为19.61477887的第三曲面；
二次曲面系数K为-0.580721926，曲率半径R为22.0179688的第四曲面；
二次曲面系数K为-0.548697201，曲率半径R为24.37035116的第五曲面；
二次曲面系数K为-0.501037454，曲率半径R为28.18639421的第六曲面；
二次曲面系数K为-0.475262431，曲率半径R为30.42428424的第七曲面；
二次曲面系数K为-0.451207087，曲率半径R为32.63122659的第八曲面；
二次曲面系数K为-0.428531802，曲率半径R为34.81498553的第九曲面；
二次曲面系数K为-0.403004239，曲率半径R为37.55103339的第十曲面。
3.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括三个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，三个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
4.根据权利要求3所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括四个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，四个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
5.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括五个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，五个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
6.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括六个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，六个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
7.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括七个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，七个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
8.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括八个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，八个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个。
9.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括九个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，九个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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个曲面。
10.根据权利要求2所述的一种光线聚焦反光镜，其特征在于：所述反光镜包括十个不同曲率半径的椭圆形离轴反光镜单体，十个椭圆形离轴反光镜单体的反射面所在的曲面选自所述第一曲面、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。
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