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龙图腾网获悉中国科学院光电技术研究所申请的专利一种多角度环形均匀照明装置及设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119333774B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411482907.6，技术领域涉及：F21V5/04；该发明授权一种多角度环形均匀照明装置及设计方法是由侯溪;马梦聪;胡小川设计研发完成，并于2024-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多角度环形均匀照明装置及设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种多角度环形均匀照明装置及设计方法，装置包括相机、成像镜头、位移机构、电机、环形光源安装底座、角度调节机构、LED光源安装底座、调光LED光源。设计方法包括：根据实际应用场景，确定光源的工作距离和照明区域面积等关键参数；根据预设结果参数，计算非球面平凸调光透镜母线，构建三维调光透镜；将调光透镜与LED组合作为调光LED光源；将若干个调光LED光源等方位角排列在环形光源安装底座上，中心对称的调光LED光源照度叠加补偿形成环形均匀照明光源；增加位移机构、角度调节机构实现工作距离可调多角度可调的环形光源。本发明具有光源发散角小、照度均匀度高、对检测元件适应性强的优点，可减少缺陷检测中强反光的干扰。

本发明授权一种多角度环形均匀照明装置及设计方法在权利要求书中公布了：1.一种多角度环形均匀照明装置设计方法，其特征在于，所述装置包括相机、成像镜头、位移机构、电机、环形光源安装底座、角度调节机构、LED光源安装底座、若干个调光LED光源，其中， 相机和成像镜头组成成像光路，且相机位于成像镜头正上方用于检测光源照射效果；电机、环形光源安装底座、角度调节机构、LED光源安装底座、调光LED光源组成环形光源，位移机构位于成像光路的两侧，下方与环形光源安装底座连接，用于调节环形光源与待测元件的距离； 多个LED光源安装底座等角度安装在环形光源安装底座下方，用来固定各个调光LED光源，角度调节机构位于环形光源安装底座侧外边，连接各个调光LED光源，电机位于环形光源安装底座上方，用于控制各个调光LED光源的角度调节机构，电机、调光LED光源、角度调节机构一一匹配对应，每个电机单独控制角度调节机构和对应的调光LED光源，所述调光LED光源的调光透镜为非球面平凸透镜； 所述方法包括以下步骤： 步骤S1：根据实际应用场景，确定LED光源的工作距离H和照明区域半径R； 步骤S2：计算非球面平凸调光透镜母线，构建三维调光透镜模型； 步骤S3：将调光透镜与LED组合作为调光LED光源； 步骤S4：将若干个调光LED光源通过若干个LED光源安装底座等方位角排列在环形光源安装底座下方，中心对称的调光LED光源照度叠加补偿形成环形均匀照明光源； 步骤S5：增加位移机构、角度调节机构、电机，其中位移机构位于相机和成像镜头构成的成像光路的两侧，下方与环形光源安装底座连接；角度调节机构位于环形光源安装底座侧外边，连接各个调光LED光源，电机位于环形光源安装底座上方，电机、调光LED光源、角度调节机构一一匹配对应，每个电机单独控制角度调节机构和对应的调光LED光源； 其中，所述步骤S2中构建三维调光透镜模型包括： 步骤S2.1、确定调光LED光源与调光透镜结构参数； 调光透镜的结构参数和调光LED光源的出射光线发散角关系式如下： 1 其中，、为非球面平凸透镜内表面、外表面的初始位置，H1表示非球面平凸透镜物方主平面的位置，为非球面平凸透镜内表面到物方主平面的距离，H为调光LED光源的工作距离，、为非球面平凸透镜内外表面的曲率半径，r为非球面平凸透镜口径半径，R为照明区域半径，d为调光LED光源直径，n为非球面平凸透镜材料折射率，α为调光LED光源出射光线发散角； 步骤S2.2、确定调光LED光源出射光线位置关系； 将照明区域等面积划分为M个同心圆环，根据光通量守恒和边缘光线原理，由调光LED光源的总空间光通量得到照明区域上每个圆环的光通量，进而确定出射光线位置： 2 其中，为总空间光通量，为朗伯光源光强分布，为调光LED光源出射光角度，i表示从照明区域中心开始的第i个圆环，、表示透镜接收调光LED光源出射光线的最小角度和最大角度，、表示第i个圆环两边缘与中心光线的夹角； 步骤S2.3、确定非球面平凸调光透镜的内表面母线； 根据几何关系确定调光LED光源每条出射光线在平凸调光透镜内表面的入射点坐标，每个入射点为一个采样点；根据采样点坐标进行平面拟合，确定内表面母线公式； 步骤S2.4、确定非球面平凸调光透镜的外表面母线； 利用折射定律计算平凸调光透镜内表面每个采样点处出射光线的单位矢量以及平凸调光透镜外表面上初始点的出射光线： 3 采用外表面上前一个采样点的切线与第二条入射光线的交点作为第二个采样点，计算平凸调光透镜外表面母线： 4 其中，、为入射光线和出射光线所在介质的折射率，、为平凸调光透镜外表面采样点的出射光线和入射光线的单位矢量，为平凸调光透镜外表面采样点处的法向量，为平凸调光透镜外表面上照明区域第i个圆环对应的采样点处的切线斜率，为平凸调光透镜内表面上照明区域第i个圆环对应对应采样点处出射光线的单位矢量与该点法向量之间的夹角，分别表示平凸调光透镜内表面和外表面上采样点的横纵坐标； 步骤S2.5、生成非球面平凸透镜； 拟合采样点形成透镜轮廓母线并绕中心线旋转建立透镜三维模型。

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