鮑(bào)威爾棱鏡是一種光學劃線棱鏡,它(tā)使激光束通(tōng)過後可以最優化地劃成光密度均勻、穩定性好、直線性好的一(yī)條直線。

鮑威爾棱鏡劃線優於柱麵透鏡的劃線模式,能消除(chú)高斯光束的中心熱點和褪(tuì)色邊緣分布。

高斯(sī)激光束通過(guò)普通的柱麵透鏡時,會產生不均勻分布的直線,而鮑威爾(ěr)棱鏡的頂部(bù)是複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,適用於各種生物醫學、汽車裝配、食品加工等機器視覺應用。

 

扇角

扇角寬是玻璃折射(shè)率和頂角的一個函數。頂部傾斜度越高,玻璃折射率越大,則相同的投影距離時的扇角越(yuè)大。小(xiǎo)扇角(jiǎo)通常使用折射(shè)率n=1.5的光學玻(bō)璃,大扇角通常使(shǐ)用n=1.8的高折射率玻璃,或增(zēng)大(dà)頂部傾斜角。

激光束(shù)尺寸

在投影距離一定(dìng)的情況下,入射激光光束的尺寸決定了激光線的厚度。一束橢圓截麵的平行激(jī)光可能生產寬的或窄的兩條直線。

An example of a narrow incident beam

An example of a wide incident beam窄入(rù)射光方(fāng)向,激光主(zhǔ)要軸線與棱鏡的頂部平行,窄激光入射形成小的景深。寬入(rù)射光方向,激光軸線與棱鏡的頂(dǐng)部垂直,寬激光入射(shè)形成大的景深(shēn)。不同情況下將光束(shù)聚焦到工作距離500mm的CCD陣列,下圖清楚的顯示了激光束的不同入(rù)射方(fāng)向通過棱鏡擴束之後(hòu)形成直線的區別,其中(zhōng)在出射平麵上的光斑大小是明顯的(de)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

鮑威爾棱鏡的性能由入射激光的特征以及透鏡(jìng)的(de)非球麵表麵的質量決定,合(hé)理選擇與激光模塊相匹配的棱鏡,可以產生均勻一致的(de)激光線(xiàn),滿足高要求的應用(yòng)。

 

 

 

光(guāng)強分布

均勻照明的激光線(xiàn),中央80%長度所含光強要占總體強度的80%以上。若中間部分所占的能量太低,兩端亮度就會增加,減少兩端亮度有助於提高激光的(de)整體利用(yòng)效率,下圖顯示了相同均勻性的激(jī)光線,中央區域分布光強不同時的(de)差異。

激光線平直度和準確性

直線的平直度和孔徑(jìng)偏差取決於棱鏡的製造質量和激光模塊安裝的精密度(dù)。如果(guǒ)激光並(bìng)非垂直棱鏡入射(shè),就會產生線曲率,棱鏡的楔形頂和底部出射麵之間就會產生孔徑誤差,最終會產生離開(kāi)目標位(wèi)置的一個偏移。如果棱鏡安裝正確,棱鏡的楔(xiē)形頂隻產生輕微傾斜,由此產生線曲率也很小。

棱鏡安裝選(xuǎn)配

激光光束寬度決定了棱鏡的性能和物理特性,最顯著的差異是發散角在出射麵上的位置,必須保證發散的光束不會超過透鏡尺寸。

光束通過棱鏡(jìng)的非線性球麵會產(chǎn)生非(fēi)均勻的分布,所以要(yào)根據激光束的直(zhí)徑(jìng)來選擇(zé)合適的棱鏡,棱鏡底部出(chū)射(shè)平麵要大於光束在該麵(miàn)上的截麵。標準的90°棱鏡隻(zhī)適用寬入(rù)射激光(guāng)的擴束