鮑威(wēi)爾棱鏡是一種光學劃線棱鏡,它使激(jī)光束通過(guò)後可以(yǐ)最優化地劃成光密度均(jun1)勻、穩定性好、直線性好(hǎo)的(de)一條直線。

鮑威(wēi)爾棱鏡劃線優於(yú)柱麵透鏡的劃線(xiàn)模式,能消除高斯光束的中心熱點和褪色(sè)邊緣分布。

高斯激(jī)光束通過普通的柱麵透鏡時,會產生不均勻分布的(de)直線,而鮑威爾棱鏡的(de)頂部是(shì)複(fù)雜的二維非球麵曲麵,激光通過時會產生大量球麵像差,重新分配光路,減少中心區域的光,增加邊緣的光,形成一條均勻的直線(xiàn),適用於各種生物醫學(xué)、汽車裝配、食品加工(gōng)等機器視覺應用。

 

扇角

扇角寬(kuān)是玻璃折(shé)射率和頂角的一個函數。頂部傾斜度越高,玻璃折射(shè)率越大,則相同的投影距離時的扇角越大。小扇角通常使用折射率n=1.5的光學玻(bō)璃,大(dà)扇角通常使用(yòng)n=1.8的高折射率玻璃,或增大頂部傾斜角。

激光束尺寸

在(zài)投影(yǐng)距離一定的情況下,入射激光光束的尺寸決定了(le)激光線(xiàn)的厚度。一束橢圓截麵的平行(háng)激光可能生產寬的(de)或窄的兩條直線。

An example of a narrow incident beam

An example of a wide incident beam窄入射光方向,激光主要(yào)軸線與棱鏡的頂部(bù)平行,窄激光入射形成小的(de)景深。寬入(rù)射光方(fāng)向,激光軸線與棱鏡的頂部垂直,寬激光(guāng)入射(shè)形(xíng)成大的景(jǐng)深。不同情況下將光束聚焦到工作距離(lí)500mm的CCD陣(zhèn)列,下圖清楚的(de)顯示了激光束的不同(tóng)入射方向通過棱鏡擴束之後形成直線的區別,其中在出射平麵上的光斑大(dà)小是明顯的不同之處。

 

Narrow incident beam powell lens ray path

 

 

Wide incident beam powell lens ray path

 

 

Narrow incident beam - thin line narrow depth of focus

 

 

Wide incident beam - thin line narrow depth of focus

 

線均勻

鮑威爾棱鏡的(de)性能由入(rù)射激光的特征以及透鏡的非球麵表(biǎo)麵的質量決定,合理(lǐ)選擇(zé)與激光模塊相匹配的棱鏡,可以產生均勻(yún)一致的激光線,滿足高要求的應用。

 

 

 

光強分布

均勻(yún)照明的激光線,中央80%長度所含光強要占總體強度的80%以上。若中間部分(fèn)所占的(de)能量(liàng)太低,兩端亮度就(jiù)會增加,減少兩端亮度有助於提高(gāo)激光的整體利用效率,下圖顯(xiǎn)示了相同均勻性的激光(guāng)線,中央區域(yù)分布光強不同時的差(chà)異。

激光線平直(zhí)度(dù)和準(zhǔn)確性(xìng)

直線的平直度和孔徑偏差取決於棱鏡的製造質量和激光模塊安(ān)裝的精密度。如(rú)果激光並非垂直棱鏡入(rù)射,就會產(chǎn)生線曲率,棱鏡的楔形頂和底部出射麵之間就會產生孔徑誤差,最終會產(chǎn)生離開目標位置的一個(gè)偏移。如果棱(léng)鏡安裝(zhuāng)正確,棱鏡的楔形頂隻產生輕微傾斜,由此產生線曲率也很小。

棱鏡(jìng)安裝選配(pèi)

激光光束寬度(dù)決定(dìng)了棱(léng)鏡的性能和物理(lǐ)特性,最顯著的差異是發散角(jiǎo)在出射麵上的位(wèi)置,必須保證發散的光束不會超過透鏡尺寸。

光束通過棱鏡的非線性球(qiú)麵會產(chǎn)生非(fēi)均勻的分布,所以要根據激光束的直徑來(lái)選擇合適的(de)棱鏡,棱鏡底(dǐ)部出射平麵要大(dà)於光束在(zài)該麵上的截麵。標準的90°棱鏡隻適用寬入射(shè)激光的(de)擴束