利用线阵LED与平凸柱面透镜实现条形光源作者：钟仁辉 韩震宇工艺相框
来源：《山东工业技术》扬声器结构2018年第17期 摘 要：在关于基于光电二极管在线微针孔检测的项目中，需要为光电二极管阵列提供一个窄的长条形的打光区域，以保证生产线上待检测产品在经过此区域时，若存在微小的针孔，能够将透过的微弱光信号投射在光电二极管的表面，转换成电信号。为了达到这样的效果，即将光源发出的光信号尽量分布在这样一个窄的长条形区域内，提出利用条形LED铅封线
阵列与平凸柱面透镜相结合的方式实现的方案。 万寿菊粉关键词：LED阵列；光电二极管阵列；光源；柱面透镜
DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2018.17.197
0 引言
在基于光电二极管的在线微针孔检测系统中，其中一部分涉及到光路的设计，即对于光电二极管阵列需要提供一个长条形的打光区间，以保证当待检测产品在生产线上运行时，通 过该区域能够使透过微针孔的光线完全投射到光电二极管上，转换为相应的微电流信号。利用光电二极管进行微弱光信号的检测国内外都有研究[1-2]，但大多是对可能存在的微弱光信号进行探测，而没有具体的应用到生产线上对产品进行检测的案例，因此也就没有对应的对其光路部分的设计。光路设计的合理性对于整套系统的检测精度和可靠性有莫大的关系。在已知的球面光学成像系统[3]药物枕头的基础上，本文提出了利用线阵LED和平凸柱面透镜实现条形打光区域的方案，本文旨在通过理论推导和仿真实验来评估此方案的可行性。 在实际应用中，大多数情况下都采用球面透镜来达到聚光的目的，因其制造方法成熟，成本低。由于项目需要的特殊性，用球面透镜难以达到使用效果，也就是要将线阵LED产生的小发散角的光线汇聚成所需的长条形发光区域，且在这条线上应保证光强分布的均匀性比较好。虽然市面上有现成的柱面透镜，但都是只给出了特定波长的光线（通常为钠黄光）对应的焦距[4]。而对柱面透镜的应用也是以入射光线为平行光时，得到线性条形光线，如文献[5]中提出的双折射晶体光学元件面形测试系统，氦氖激光器出射的光通过柱透镜后成为水平单波长线光源，并入射到光学元件的待测平面上，入射光经过双折射晶体的光学元件后折射光分为两束（o光和e光）。还没有一种系统应用为对点光源进行成像为条形光线，更没有相关的理论推导给出成像的位置。而在本项目应用中，需要的不是柱
吸油烟机止回阀面透镜的焦距，因为焦点的定义为透镜的一侧为平行光时光线在透镜另一侧的汇聚点。因此有必要通过理论计算推导出对于给定的点光源发射的光线在像方的汇聚点的位置。本文的研究意义在于给出了点光源透过柱面透镜时精确的成像位置，这对于这个检测系统的设计来说意义是十分大的，可以根据光电二极管阵列的位置和光源的位置来选择透镜的参数。
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