在成像系统视区内增强照明强度用的系统和方法技术方案

一个照明系统包括发射一束光的一个发光装置，用于反射该光束至少一根轴线的一个透镜以及沿一个入射角对准该光束的一个反射表面。本发明专利技术还包括用一个棱镜对着透镜使其沿一个轴心线对准这些光束、用以生成一种高亮度光束的一系列发光装置，其中该一系列发光装置包括绿光，红光和蓝光发光装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在一个成像系统视区内增加该照明强度色彩。相关技术描述商用视觉系统中为在指定的视区内凸现工件的边缘，经常对工件采用均一，漫射的照明。因为大部分工件不透明，有必要对工件漫射照明致使自该工件反射的光可由一个成像系统所收集。还有，一种可调整的漫射源有利于具有广泛形状变化工件的观察和检查。该可调照明使得对、例如像具有不同形状，成分及表面光洁度特性的工件照明成为可能。某些系统中，当成像系统放大倍数可调时，由光源所发光的光亮度是可调的。通用照明系统还以相对于垂直成像平面的轴心线的一个可调节角度方式把光投射到工件上去。该角度称之为入射角。许多通用视觉系统中，垂直于成像平面的轴心线平行于该视觉系统的光轴，或于其一致。入射角为0度至90度间的投射光可以改善成像的表面对比，还使有纹理的表面得到更清晰的照明。这种光源一般具有入射角在10度到70度间变化的一个规定范围。这一范围相对较宽，因此对各种工件成像中提供足够的对比。另外.通用视觉系统还可以调整或选择散射光源绕光轴的圆周位置。最典型的是，比如对可寻址的扇区或相区，该散射光源的位置是可调整和选择的。因此，摄像机视野内则可由这样的一种圆形照明系统的任何扇区和相区作混合的照明。还有，该光源亮度可与该光源的圆周位置相协调以得到工件边缘的最佳照明。例如，某些通用视觉系统包括一种矩形或环形发射模式的环形照明系统。该照明系统是一种分为四个象区的环。其他商用视觉系统包括由被分成八个或具有更多扇区的环的一个环形光。另外，某些通用视觉系统具有半球形照明系统从相对光轴多个位置上发光。该半球中心起到焦点的作用。还有，可以各种照明水准同时照明任何扇区或象区的结合。在其他通用可编程环形照明系统中，可布置大量的纤维光缆致使纤维光缆的主端从一个诸如卤素灯的高亮度光源接收光。该纤维光缆的第二端布置成绕该光轴的一个环。该纤维光缆，或数套纤维光缆可被单独控制，使用一个环形镜或双曲线镜从光源投射光到该摄像机的观察区。最近，通用视觉系统制造商已经开始将业已用在普通散射光源的电晶体代替传统的卤素灯。这些制造商现提供发光二极管(LEDs)，它具有很高的可靠性，使用寿命长，成本低廉，可调制性强并且有宽的频率变化范围。专利号为5,580,163属于强申(Jonnson，II)的美国专利中公开了一种示例性的电晶体照明系统。该163号专利，即如图13中所示，公开了一种聚焦光源，采用对多个发光元件504的挠性安装502。每个发光元件504以其预定的方位角αn将一束光照射到工件506上以形成预定模式的光。为调整或聚焦多个发光元件504，该挠性安装502在一个方向旋转则朝对该安装502中心，或另一方向旋转则背离该安装502中心。在各种其他实施例中，该发光元件504可有分色光发光元件。为实现多色照明，来自许多发光元件504的照明被混合在工件上。对应于用于实现特种多色照明用的光源的总的方位角范围大约是xαn其中x是所用不同色发光元件504的个数。这样，由这样一个系统所提供的多色照明则不能被控制在象该发光元件504一样窄的相位角增量范围内。不仅如此，视区内的任何阴影部将显现成各种颜色区，这是因为该各个照明色彩成分在投射中会有稍许的方向差异所造成的。另外，该照明亮度，即从给定相位角区投射到工件上观测区的照明强度很大程度地受到各个通常发光元件504的特性的限制。另一个示范性照明系统是和该163号专利它自己的现有技术一样的。如显示在图14中的163号专利，发自一个发光元件504的一束光以由该先导件503的角度所决定的一个入射角β射到工件506上。该示例的照明系统若是采用电晶体为发光元件504则一般会有如在先说过的那种163专利的照明系统的缺点。还有，图14显示了通用可调照明系统的另一特性。通用照明系统用每个发光元件发射一束大致为圆形横截面的光。但当以β1为入射角发出不垂直于该被照明工件表面的一束光时，在一个平面工件506上就会生成以一个以离开照明区512中心有一个给定X1和Y1距离的边缘的照明区512，其中X1大于Y1。不仅如此，当入射角增加、如用β2所示的，在该光束与沿该光轴508定位的一个平面相交时，该照明区514的距离Y1与该照明区512的距离Y1大致相同，而该照明区514的距离X2变得大于X1。由于沿一个光束系统轴线508的该观测区一般是大体以光轴心线为中心的一个圆，对于一个给定类型的发光元件为了达到最大照明亮度，这种椭圆形照明区是不合乎要求的。例如，若该距离Y1大致被设置在该圆形观测区的边缘，该距离X1会超出该观测区边缘，并会有一个可观量的可利用照明能量被浪费于该观测区之外。电晶体照明系统的另一示例公开在乔亚特(Choate)的号为5,897,195美国专利之中。该专利公开了一种斜射发光二极管照明装置，是采用发光二极管的圆柱体或截头圆锥阵列。这种发光二极管阵列生成被导至轴心线隔开的，形成在中空体的外周边上的斜表面，形状与菲涅尔(Fresnel)漫射器类似的校准光束。该关联的类似菲涅尔漫射器以可变化入射角方式折射和导引光束环至一个工件表面。该发光二极管阵列以共轴方式围绕该关联的类似菲涅尔漫射器。该关联的类似菲涅尔漫射器具有环状，棱柱形的凸起，它依据所要求的入射角而有不同形状。为生成以所要求的入射角光束，自一个发光二极管发出的光束到达相关联的类似菲涅尔漫射器内的凸起，它改变该光束方向使之以要求的入射角射到工件上。195号专利的该照明系统当电晶体光源用作发光元件时遭遇在先讨论过的163号专利的照明缺点。还有公开于维斯那(Weisner)的4,706,168号美国专利中的另一示例的电晶体照明系统，以其整篇列此以备参考。其中，来自环形光源的光被导引至作在光收集器环上的弯曲的抛物线表面。该弯曲的抛物线表面实质起到校准该光线、并将该光线径向向外对着一个围绕环上的呈曲面的发射器表面散开。来自该光源光线朝对该抛物线表面的相关角度和相对该曲面的反射器表面，该抛物线表面的位置决定了落在该物件区域内一个圆锥光束的入射角，以照明具体的器件。号为4,911,532，属于Hidaka的美国专利中公开了来自一系列光源的混合光用的一种示例性方法，以其整篇列此以备参考。532号专利公开了带一个单一校准透镜和混光装置的一个激光器光学系统。一个校准透镜装置和一系列半导体激光器，它们发出相互不同波长的激光束，被附加至一个光源装置的基部。该激光束在碰到该校准透镜之前通过二色性棱镜被相互重叠。为使叠加的激光束一个在另一个的上面，光束的光轴尺寸要用分离的细调装置来调整。属于纽曼等人(Neumann et al.)的号为5,880,889的美国专利中公开了一个示例性的单二色性棱镜，以其整篇列此以备参考。889号专利公开了一种三色二色性分光器/混光器，可用于分离或混合非偏振光。该分光器/混光器分离一束光成相应于第一色，第二色和第三色光的频谱。选择该玻璃支承结构的构造致使该第一色光导引在第一方向，第二色光导引在第二方向，及第三色光导引在第三方向。专利技术概述然而，163,195和168号专利中并无公开有在使用多个光源时沿单一光程投射一种可变化颜色光用的一种照明系统。而且，应该知道，与普通卤素光源和纤维光缆照明源相比，来自相对经济和紧凑的电晶体发光装置可利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明装置，包括一个主件，承载有至少一个混合光源，和每个混合光源包括多个可控制的电晶体发光装置和一个光束混合元件，每个发光装置被安排成将各自的输入光束输入到该光束混合元件，其中：各混合光源输出基于该输出光束及该光束混合元件特性 的一个单一输出光束；该混合光源用以提供至少一种输出光束特性，该特性不能由多个可控电晶体发光装置中任何一个提供的光束实现；和该输出光束遵循一个光程致使该装置被用于照明一个成像系统的观测区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PG格拉德尼克，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]