[实用新型]光束均匀化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学领域，特别涉及一种光束均匀化装置。

背景技术

随着科技的发展，人们对于设备的智能化要求越来越高，继而通过机器代替人眼来做测量和判断的机器视觉系统应运而生，并广泛应用于智能交通、基于人脸识别的考勤和门禁、工业现场智能监控和检测等领域。机器视觉系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度等，再根据预设条件输出结果，实现自动识别功能。为了提高识别精准度和识别灵敏度，采用CCD照相机拍摄的图像必须具有高的对比度、亮度和低的失真度。为了实现这个要求，在拍摄图像时，对目标的照明要尽可能的均匀，且具有高的抗外界干扰能力。

目前常用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）作为照明光源使用，为进一步增加抗外界干扰能力，采用LED阵列的形式，形成一个光源面来提高光源的发光强度。LED阵列排布后，各LED发射的光束存在部分叠加，导致光束的强度分布不均匀，进一步导致成像质量下降。目前常规的光束均匀化的方法，有的使用磨砂玻璃来匀化光束，但磨砂玻璃会造成较大的光能损失，导致照明强度减弱；有的通过调节LED排布情况来得到均匀光束，但效果并不明显。使用较多的均匀化方法，是采用蝇眼光束均匀器对光束进行均匀化处理，但蝇眼光束均匀器的结构复杂，使用的光学镜片较多，导致调试的难度也增加，容易产生误差，影响光束均匀效果，制造成本和制造难度也相应增加，无法实现批量生产，自动化程度较低。另一方面，采用蝇眼光束均匀器对光束进行均匀化处理，对目标物的摆放位置有严格要求，目标物与光源需要保持指定的距离，对于表面不平整的目标物存在较大的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种结构简单的光束均匀化装置。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

光束均匀化装置，其特征在于，包括至少一个基片；所述基片包括至少两个分光面；当入射光束照射于所述基片时，所述入射光束透射分光面后形成第一光束、经分光面反射后形成第二光束；所述第一光束与所述入射光束传输方向相同；所述第二光束与所述入射光束具有一夹角；所述至少两个分光面按照第二光束的传输方向排列。

优选地是，所述多个分光面相互平行，沿直线排列。

优选地是，所述分光面设有分光膜。

优选地是，所述基片由多个棱镜组成；所述分光面位于相邻两个棱镜的接触面上；所述分光面上设置有分光膜。

优选地是，所述基片包括至少两个分光镜；每个所述分光镜包括两个直角棱镜；所述两个直角棱镜的斜面接触；所述分光膜设置于组成一个分光镜的两个直角棱镜中其中一个或两个的所述斜面上。

优选地是，所述直角棱镜为等腰直角棱镜。

优选地是，所述直角棱镜的直角面上设置有增透膜。

优选地是，所述两个以上的分光面的分光率不同。

优选地是，所述夹角为90°。

优选地是，包括两个所述基片；两个所述基片对称地设置；两个基片上的分光面对所述入射光束的反射方向相反。

本实用新型提供的光束均匀化装置，采用直角棱镜叠加的方法形成相互平行的分光面，较传统的光束均匀器，结构简单，无需复杂调试即可达到均匀光束的效果。同时制造成本和制造难度也大大降低，可实现批量生产，自动化程度高。

使用本实用新型提供的光束均匀化装置对光束进行均匀化处理，通过设有分光膜对入射光束进行重新分配，使其转换为均匀分布的出射光束（第一光束）；较传统的光束均匀化方法，光能损失少，光能利用率≥99%，使出射光束维持入射光束的光照强度，提高了出射光束的使用性能；操作简单，避免多个光学器件的复杂调试，提高了均匀化效果和精准度。另一方面，本实用新型提供的光束均匀化装置，可以在较短的距离完成对入射光束的均匀化处理，对目标物与光源之间的距离无特殊要求，提高了灵活性；同时可形成相互平行的出射光束，提高了出射光束的使用性能。

通过在入射光束传播路径设置至少两组分光膜，其中两组分光膜对入射光束反射后的第二光束方向相反。当两组分光膜对称设置时，对入射光束起到发散或聚焦的处理效果，使该方法适用于更多种类的非均匀入射光束，达到均匀化效果。当两组分光膜沿入射光束传播路径依次设置时，可实现沿不同方向对入射光束进行两次均匀化处理，扩大了均匀化的出射光束的覆盖面积，提高了均匀化效率和出射光束的使用性能。