CN210035101U - 一种光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源，包括基体、光源体以及滤光环，基体上设置有至少一个安装孔，滤光环罩装在安装孔内侧，光源体安装在安装孔与滤光环形成的腔体内，滤光环上设置有狭缝光栅，光源体的光线穿过狭缝光栅形成横切安装孔的光面。本光源在安装孔外设置有滤光环，利用滤光环上的狭缝光栅，可以将安装孔与滤光环形成腔体内光源体发出的光进行规整过滤，使得经过狭缝光栅的光线能横切安装孔，这样使得通过狭缝光栅的光线形成的光面的上下两侧形成暗场，更好地将照射感兴趣区域与不感性区域之间形成明显的灰度差距，提高外部设备对被照射感兴趣区域的图像识别度。

Description

一种光源

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种光源。

背景技术

目前光源在许多领域均存在很多的应用，除了常规的照明用途外，一些特殊领域的应用也尤为重要，例如在机器视觉中。在机器视觉中，光源不仅仅是照明的作用，光源主要作用是以下几点：1、照亮目标，提高目标亮度；2、形成最有利于图像处理的成像效果；3、克服环境光干扰，保证图像的稳定性；4、用作测量的工具或参照。从上述的作用来看，视觉光源明显区别于常规的照明光源。正是如此，因此在视觉系统中，视觉光源直接影响了后期CCD的成像质量。

目前视觉光源大多只是简单地将待照亮工件进行照亮，光线较为不规律，使得在后期CCD成像时，造成没有将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大，没有明显消隐不感兴趣部分，受到外界干扰光源影响大。很主要的一个原因是现有视觉光源内的光源体上发出的光直接照射在待照亮工件上，而光源体发出的光散射现象严重，使得整个照射区域与不感兴趣区域没有形成很好的亮度差距，即没有形成暗场，不利于CCD成像；加上工作环境中不可避免会有一些外部杂乱的光源射入到照射区内，形成暗强不一的照射区，这样的结果直接导致了CCD成像的图像不均匀，存在明显的模糊图像。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单，能有效规律光线照射方向，提高光强的光源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种光源，包括基体、光源体以及滤光环，所述基体上设置有至少一个安装孔，所述滤光环罩装在安装孔内侧，所述光源体安装在安装孔与滤光环形成的腔体内，所述滤光环上设置有狭缝光栅，光源体的光线穿过狭缝光栅形成横切安装孔的光面。

作为上述技术方案的改进，所述光源体安装在安装孔内壁和/或滤光环上，所述安装孔内壁上设置有圈径可变的反射体，反射体可对光源体发出的光线变焦。

作为上述技术方案的改进，所述安装孔内壁内凹形成环槽，所述反射体设置在环槽；所述反射体朝向狭缝光栅一侧内凹形成圆滑弧面，所述圆滑弧面的上下两端与环槽的上下两侧壁圆滑过渡。

作为上述技术方案的改进，所述光源体为表面安装型LED或LED元件，且安装在滤光环位于狭缝光栅的两侧；所述反射体由一条状刚性条首尾交错并卷曲而成，所述环槽的一侧设置有用于控制反射体直径大小的控制机构。

作为上述技术方案的改进，所述环槽的一侧设置有安装腔，所述安装腔相切于环槽，所述控制机构安装在安装腔内，所述控制机构包括伸缩构件以及设置在伸缩构件输出端上的柔性带；所述柔性带一端与反射体背部连接，且两者连接区域相切，所述伸缩构件可通过柔性带控制反射体首尾交错处重叠区域的长度，进而控制反射体的圈径大小。

作为上述技术方案的改进，所述安装孔与滤光环形成的腔体内设置有菲涅尔透镜，所述光源体发出的光线经过菲涅尔透镜照射到反射体上，经反射体反射后的光线穿过狭缝光栅。

作为上述技术方案的改进，所述菲涅尔透镜罩装在光源体射出的一侧上，所述菲涅尔透镜光线射出的一面指向反射体，所有光源体射出的光线穿过菲涅尔透镜并在反射体反射后，光线聚集穿过狭缝光栅和/或照射在狭缝光栅的两侧区域。

作为上述技术方案的改进，所述菲涅尔透镜上设置有至少两个菲涅尔同心环，所有菲涅尔同心环的曲率半径一致。

作为上述技术方案的改进，所述光源体为表面安装型LED或LED元件，所述反射体朝向狭缝光栅一侧内凹形成反射锥面，所述光源体安装在反射锥面的底部；所述滤光环与反射锥面之间设置有菲涅尔透镜，所有光源体射出的光线直接和/或经反射锥面反射后穿过菲涅尔透镜，光线经菲涅尔透镜聚焦穿过狭缝光栅和/或照射在狭缝光栅的两侧区域。

一种视觉光源，包括所述的光源。

本实用新型的有益效果有：

本光源在安装孔外设置有滤光环，利用滤光环上的狭缝光栅，可以将安装孔与滤光环形成腔体内光源体发出的光进行规整过滤，使得经过狭缝光栅的光线能横切安装孔，这样使得通过狭缝光栅的光线形成的光面的上下两侧形成暗场，更好地区分被照射感兴趣区域与不感性区域，形成明显的灰度差距，提高外部设备对被照射感兴趣区域的图像识别度。本光源结构简单，照射效果好，被照射物体能形成明显的灰度差距，提高了外部设备的成像质量。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明，其中：

图1是本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例的部分示意图；

图3是本实用新型第二实施例的剖视图一；

图4是本实用新型第二实施例的剖视图二；

图5是本实用新型第二实施例中反光体的结构示意图；

图6是本实用新型第二实施例中反光体与控制机构连接的结构示意图；

图7是本实用新型第三实施例的剖视图；

图8是本实用新型第三实施例中反光体的结构示意图；

图9是本实用新型第四实施例的剖视图；

图10是本实用新型第四实施例中反光体的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

参见图1和图2，本实施例提供了一种光源，包括基体1、光源体2以及滤光环3，所述基体1上设置有至少一个安装孔11，所述滤光环3罩装在安装孔11内侧，所述光源体2安装在安装孔11与滤光环3形成的腔体内，所述滤光环3上设置有狭缝光栅31，光源体2的光线穿过狭缝光栅31形成横切安装孔11的光面。狭缝光栅31所在平面与安装孔11，的横截面的平行，光源体2发出的光线经过狭缝光栅31附近时，会被滤光环3遮挡部分不能直接穿过狭缝光栅31的光线，达到了对光源体2光线的调整，使得光线在射出狭缝光栅31后能平行或者是类平行于安装孔11的横截面，这样使得整个光源在照射到物体上后，在光面的上下两侧形成一个明暗明显的照射区域，方便被外部的视觉设备所识别摄取图像。

在本申请中当然不仅限于一个安装孔11的光源，本申请中附图1-2公开的均是多个光源组成的光源。为了更好地进行解释本专利的技术，下文主要以单个安装孔11的光源进行说明。

实施例二

参见图3至图6，在本实用新型的实施例二中，所述光源体2安装在安装孔11内壁和/或滤光环3上，所述安装孔11内壁上设置有圈径可变的反射体4，反射体4可对光源体2发出的光线变焦。参见图3，当然在本实施例中，光源体2安装在安装孔11内壁时，实际上是安装在反射体4上了，且安装在反射体4的中部，这样便于光源体2发出的光线除了能直接射向滤光环3外，其他方向上的光线经过反射体4上的至少一次反射后亦射向滤光环3，当然只有部分会穿过狭缝光栅31，而其余的光线被滤光环3所阻挡甚至被吸收。在本申请中，反射体4可以是平面也可以是曲面，这个根据实际的情况进行选用，下文对上述的两种情况进行详细描述。

本申请中，所述安装孔11内壁内凹形成环槽12，所述反射体4设置在环槽12；所述反射体4朝向狭缝光栅31一侧内凹形成圆滑弧面41，所述圆滑弧面41的上下两端与环槽12的上下两侧壁圆滑过渡。圆滑弧面41可以是一个连续的面组成圆滑弧面41，即反射体4在任意位置上的横截面均一致，当然可以不同，本申请中优选反射体4在任意位置上的横截面为U型，这样便于进行光线的反射和调整光线的射向方向。在本申请中，反射体4的反射面亦可以是在反射体4形成若干连续的凹坑，圆滑弧面41组成了凹坑的内壁，只要能将光源体2发射出非经过狭缝光栅31的光线进行变向并最终使得穿过狭缝光栅31光线的光强变大即可，就可以实现增强整个光源在照射在物体上，感兴趣区域与不感兴趣区域有明显的灰度即可，同时也减少了传统光源体2直射物体所造成的明暗不明显的问题，提高了后期外部设备摄取图像不清晰的问题。

参见图4和图5，更进一步，为了能更好地实现不同光面厚度的需求，本申请中给出了一种可变焦的光源。其中，所述反射体4由一条状刚性条首尾交错并卷曲而成，所述环槽12的一侧设置有用于控制反射体4直径大小的控制机构5。其中，在该实施例中，所述光源体2为表面安装型LED或LED元件，且安装在滤光环3位于狭缝光栅31的两侧；这样可以通过改变反射体4与光源体2的距离来实现变焦。如果在本申请中，光源体2若安装在反射体4上，要实现变焦，可以通过改变圆滑弧面41的曲率半径来实现，这个可以利用控制机构5来控制反射体4的厚度即可，由于不是本申请的保护方案，这里不做详细解释。

参见图6，所述环槽12的一侧设置有安装腔13，所述安装腔13相切于环槽12，所述控制机构5安装在安装腔13内，所述控制机构5包括伸缩构件51以及设置在伸缩构件51输出端上的柔性带52；所述柔性带52一端与反射体4背部连接，且两者连接区域相切，所述伸缩构件51可通过柔性带52控制反射体4首尾交错处重叠区域的长度，进而控制反射体4的圈径大小。在本申请中，光源体2的位置已经既定，为了减少射出光线在反射体4变径后射向环槽12上下两侧壁的损失，在本申请中将环槽12上下两侧壁的设置成光滑的反射面，这样反射体4射向环槽12上下两侧壁的光线经过多次反射后，最终经过圆滑弧面41射出狭缝光栅31，提高了光线的光强。而为了实现更好地变焦，本申请中的反射体4在最大直径时首尾两端已经有部分结构是重叠在一起的了。当然为了更好地实现连接处的过渡，本申请中反射体4首尾两端中的至少一端设置楔形口，且楔形块设置在反射体4的内侧，使得其能与反射体4的内壁圆滑过渡，保证光线不会在连接处突变，影响光照的质量。而在本申请中，柔性带52和反射体4两者连接区域至少有部分贴合，这样便于反射体4变径。在本申请中，改变柔性带52与反射体4的贴合长度，除了上述利用伸缩构件51进改变之外，本申请中还可以采用旋转件进行卷收柔性带52，一样是可以实现上述的功能。

实施例三

本申请中为了更好地使得光源体2所发出的光线能很好地利用，本申请给出了了以下的一种新的技术方案。其中，所述安装孔11与滤光环3形成的腔体内设置有菲涅尔透镜6，所述光源体2发出的光线经过菲涅尔透镜6照射到反射体4上，经反射体4反射后的光线穿过狭缝光栅31。由于菲涅尔透镜6有正负之分，即当光线从一侧进入，经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出，焦点在光线摄入方向的另一侧，并且是有限共轭这样的菲涅尔透镜叫做正菲涅尔透镜；而当焦点和光线在同一侧时，即为负菲涅尔透镜。因此，除了上述的实施例二所利用弧面进行变焦外，本实施例中利用菲涅尔透镜进行变焦。

参见图7和图8，本实施例中采用正菲涅尔透镜进行变焦，所述光源体2为表面安装型LED或LED元件，所述反射体4朝向狭缝光栅31一侧内凹形成反射锥面43，所述光源体2安装在反射锥面43的底部；所述滤光环3与反射锥面43之间设置有菲涅尔透镜6，所有光源体2射出的光线直接和/或经反射锥面43反射后穿过菲涅尔透镜6，光线经菲涅尔透镜6聚焦穿过狭缝光栅31和/或照射在狭缝光栅31的两侧区域。需要说明的是，在本实施例中，菲涅尔透镜6选用正菲涅尔透镜，由于所述光源体2点射光源，因此光线在经过正菲涅尔透镜后，光线会平行或者是类似平行，这时光线能直接穿向狭缝光栅31，如果选用菲涅尔透镜的曲率得当，可以将大部分的光线以平行或者是类平行的方式穿过狭缝光栅31，提高了整个光源的光强。当然由于在实际加工中，过于偏散的光线会打到滤光环3位于狭缝光栅31的两侧区域上，实现了滤光，减少了这些散射弱光对整个光源照射的影响。在本实施例中，涅尔透镜6的主要作用是提高整个光源体2发出光线的利用率，而反射体4亦是如此。

实施例四

参见图9和图10，在本实施例中是在实施例二中进行改进的，因此，在本申请中所述光源体2为表面安装型LED或LED元件，且安装在滤光环3位于狭缝光栅31的两侧。因此光源体2基本也是点射光源，非平行光源，所以所述菲涅尔透镜6罩装在光源体2射出的一侧上，所述菲涅尔透镜6光线射出的一面指向反射体4，所有光源体2射出的光线穿过菲涅尔透镜6并在反射体4反射后，光线聚集穿过狭缝光栅31和/或照射在狭缝光栅31的两侧区域。需要说明的是菲涅尔透镜6亦选用正菲涅尔透镜6，菲涅尔透镜6的焦点一侧位于靠近反射体4的一侧，这样光源体2射出光线在经过菲涅尔透镜6的聚焦后开始聚拢或者变得平行，这些改变方向后的光在经过反射体4弧面的稍微调整后能再次变向，使得光线能平行穿过狭缝光栅31，当然这个光线的具体角度问题与菲涅尔透镜6的曲率有关，同时也与反射体4的曲率有关。在本实施例中，如果光源体2、狭缝光栅31以及菲涅尔透镜6的位置关系得当，当光线从菲涅尔透镜6射出来后，再经反射体4的反射，光线可以以最小的角度经过狭缝光栅31里外两侧，且上下两组光源体2所发出的光线正好与任一狭缝光栅31横截面的两条对角线相重合，这时反射体4可以选用平面镜，当然也可以利用曲面来改变方向。

参见图9，图中A点是反射体4中圆滑弧面41的焦点，B是菲涅尔透镜6的焦点，a和c光线分别对应上面的光源体2所发出的两侧最大角度的光线，b为直接以垂直角度射入菲涅尔透镜6的光线，不会改变方向，a、b和c光线经菲涅尔透镜6折射后，在B点交集后有开始进行分散，然后射入到圆滑弧面41中，经圆滑弧面41反射后得到光线a`、b`和c`，可以看出只要光源体2光线射出的角度、菲涅尔透镜6与反射体4以及光源体2的距离以及圆滑弧面41曲率的配合能将光源体2所发出的光线进行聚焦以及变向，最终更多的光线能穿过狭缝光栅31，提高了光强。在本申请中由于在实际中，光源体2的实际发光效果来看，菲涅尔透镜6的焦点B会向圆滑弧面41一侧偏移，实际上，a光线应该上摆一点，如光线a``，同理c光线亦是如此(图上未显示)，因此可以在实际使用中进行调节菲涅尔透镜6与光源体2的距离，或者是调节圆滑弧面41与菲涅尔透镜6的距离就可以进行变焦以及变向。

此外，无论是实施例三还是实施例四，所述菲涅尔透镜6上设置有至少两个菲涅尔同心环，所有菲涅尔同心环的曲率半径一致。当然也可以选用不一致的曲率半径，这样根据需求进行选用。

本光源在安装孔11外设置有滤光环3，利用滤光环3上的狭缝光栅31，可以将安装孔11与滤光环3形成腔体内光源体2发出的光进行规整过滤，使得经过狭缝光栅31的光线能横切安装孔11，这样使得通过狭缝光栅31的光线形成的光面的上下两侧形成暗场，更好地区分被照射感兴趣区域与不感性区域，形成明显的灰度差距，提高外部设备对被照射感兴趣区域的图像识别度。本光源结构简单，照射效果好，被照射物体能形成明显的灰度差距，提高了外部设备的成像质量。

本实用新型还公开了一种视觉光源，包括所述的光源。在现有的视觉设备用，采用本申请的光源，能有效提高视觉设备摄取图像的质量，同时便于提高整个识别的精度。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光源，其特征在于：包括基体、光源体以及滤光环，所述基体上设置有至少一个安装孔，所述滤光环罩装在安装孔内侧，所述光源体安装在安装孔与滤光环形成的腔体内，所述滤光环上设置有狭缝光栅，光源体的光线穿过狭缝光栅形成横切安装孔的光面。

2.根据权利要求1所述的一种光源，其特征在于：所述光源体安装在安装孔内壁和/或滤光环上，所述安装孔内壁上设置有圈径可变的反射体，反射体可对光源体发出的光线变焦。

3.根据权利要求2所述的一种光源，其特征在于：所述安装孔内壁内凹形成环槽，所述反射体设置在环槽；所述反射体朝向狭缝光栅一侧内凹形成圆滑弧面，所述圆滑弧面的上下两端与环槽的上下两侧壁圆滑过渡。

4.根据权利要求3所述的一种光源，其特征在于：所述光源体为表面安装型LED或LED元件，且安装在滤光环位于狭缝光栅的两侧；所述反射体由一条状刚性条首尾交错并卷曲而成，所述环槽的一侧设置有用于控制反射体直径大小的控制机构。

5.根据权利要求4所述的一种光源，其特征在于：所述环槽的一侧设置有安装腔，所述安装腔相切于环槽，所述控制机构安装在安装腔内，所述控制机构包括伸缩构件以及设置在伸缩构件输出端上的柔性带；所述柔性带一端与反射体背部连接，且两者连接区域相切，所述伸缩构件可通过柔性带控制反射体首尾交错处重叠区域的长度，进而控制反射体的圈径大小。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种光源，其特征在于：所述安装孔与滤光环形成的腔体内设置有菲涅尔透镜，所述光源体发出的光线经过菲涅尔透镜照射到反射体上，经反射体反射后的光线穿过狭缝光栅。

7.根据权利要求6所述的一种光源，其特征在于：所述菲涅尔透镜罩装在光源体射出的一侧上，所述菲涅尔透镜光线射出的一面指向反射体，所有光源体射出的光线穿过菲涅尔透镜并在反射体反射后，光线聚集穿过狭缝光栅和/或照射在狭缝光栅的两侧区域。

8.根据权利要求7所述的一种光源，其特征在于：所述菲涅尔透镜上设置有至少两个菲涅尔同心环，所有菲涅尔同心环的曲率半径一致。

9.根据权利要求2所述的一种光源，其特征在于：所述光源体为表面安装型LED或LED元件，所述反射体朝向狭缝光栅一侧内凹形成反射锥面，所述光源体安装在反射锥面的底部；所述滤光环与反射锥面之间设置有菲涅尔透镜，所有光源体射出的光线直接和/或经反射锥面反射后穿过菲涅尔透镜，光线经菲涅尔透镜聚焦穿过狭缝光栅和/或照射在狭缝光栅的两侧区域。

10.一种视觉光源，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的光源。

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