[发明专利]一种光线聚焦的光学系统

说明书

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的光学系统。

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。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光学系统。

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的光学系统，该光学系统的LED芯片发出的光线能经反光镜反射后汇聚到一焦点，以实现机器视觉领域的三维特征检测。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种光线聚焦的光学系统，所述光学系统包括散热器、固定于散热器一侧的基板、以及固定于基板一侧的LED芯片，基板与散热器通过螺钉固定连接，螺钉的螺帽位于基板的一侧，LED芯片发出的光线经一反光镜反射后汇聚到一焦点。

进一步的，所述光学系统的焦距为A，所述芯片的宽度为B，所述螺钉的螺帽的直径为I，所述LED芯片的安全距离为J，所述基板边缘与焦点之间的距离为F，其中，                                               。

进一步的，所述散热器、基板和LED芯片的厚度之和为C，所述焦点、LED芯片所在的平面与焦点、散热器底部所在的平面之间的夹角为E，其中，。

进一步的，所述焦点与所述散热器底部之间的距离为H，其中，。

进一步的，所述散热器底部与所述焦点之间的纵向距离为D，所述焦点、散热器底部所在的平面与焦点所在的横向平面之间的夹角为K，其中，。

进一步的，所述焦点、LED芯片所在的平面与焦点所在的横向平面之间的夹角为G，其中，。

进一步的，所述焦点、LED芯片所在的平面与焦点所在的横向平面之间的夹角G为32.6°。

进一步的，所述光学系统包括还包括设置于所述LED芯片一侧的反光镜，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，C²=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；

或者，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；