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環(huán)形光源的工作原理是什么

文章出處：公司動態(tài) 責(zé)任編輯：東莞浩立自動化科技有限公司發(fā)表時間：2025-05-20

環(huán)形光源的工作原理核心在于通過LED 陣列布局設(shè)計與光學(xué)元件組合，實現(xiàn)均勻、可控的多角度照明。以下是具體解析：

一、硬件結(jié)構(gòu)與發(fā)光基礎(chǔ)

LED 陣列布局

1.核心部件是沿環(huán)形結(jié)構(gòu)（圓形、方形或異形）均勻排列的LED 燈珠，形成 360° 對稱的光源矩陣。

2.LED 的數(shù)量、間距和功率決定了光源的亮度和覆蓋范圍，高密度排列可減少光斑間隙。

光學(xué)元件組合

1.漫射板：覆蓋在 LED 前方，通過散射作用將點光源轉(zhuǎn)化為面光源，削弱 LED 顆粒的直射強(qiáng)光，降低光斑不均勻性。

2.導(dǎo)光板（可選）：通過內(nèi)部全反射傳導(dǎo)光線，使光線在環(huán)形區(qū)域內(nèi)均勻分布，常用于超薄型光源設(shè)計。

3.二次光學(xué)透鏡：針對特定角度需求（如低角度、高角度或同軸光），通過透鏡折射調(diào)整光線出射方向，實現(xiàn)定向照明。

二、光照模式與調(diào)節(jié)機(jī)制

多模式配光原理

1.直射光模式：LED 垂直照射物體表面，適用于高反光物體（如金屬、玻璃）的整體亮度提升，但可能產(chǎn)生鏡面反射干擾。

2.低角度光模式：LED 以接近水平的低角度照射物體，突出表面凹凸缺陷（如劃痕、凹坑），通過陰影對比增強(qiáng)特征識別。

3.同軸光模式：通過環(huán)形光源內(nèi)置的半透半反鏡，使光線沿鏡頭光軸方向垂直入射，消除高反光表面的眩光，常用于電子元件檢測（如 PCB 焊點）。

亮度與色溫調(diào)節(jié)

1.部分環(huán)形光源支持PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)光，通過調(diào)節(jié)電流脈沖頻率改變 LED 亮度，避免傳統(tǒng)電阻調(diào)光的發(fā)熱問題。

2.多色環(huán)形光源（如紅、綠、藍(lán)、白四色組合）可通過混合不同顏色 LED 的亮度比例，實現(xiàn)色溫可調(diào)（如模擬日光、白熾燈環(huán)境），或針對特定顏色特征增強(qiáng)對比度（如紅色光源突出血液檢測）。

三、與視覺系統(tǒng)的協(xié)同工作

消除陰影與反光

1.環(huán)形光源的對稱結(jié)構(gòu)使光線從多個方向均勻入射，抵消單一光源產(chǎn)生的投影，尤其適合檢測復(fù)雜曲面或多孔物體（如齒輪、集成電路）。

2.配合漫射板和低角度配光，可抑制光滑表面的鏡面反射，使圖像灰度分布更均勻，便于后續(xù)圖像處理（如邊緣檢測、閾值分割）。

增強(qiáng)特征對比度

1.通過調(diào)整光源角度和顏色，突出目標(biāo)特征與背景的差異。例如：

1.檢測透明物體（如玻璃）時，使用暗場照明（低角度光）使缺陷處因散射形成高亮區(qū)域，背景呈暗態(tài)。

2.識別彩色標(biāo)簽時，選用與標(biāo)簽顏色互補(bǔ)的光源（如綠色光源檢測紅色字符），通過顏色反差提升可讀性。

四、典型應(yīng)用場景的原理適配

工業(yè)視覺檢測：

利用低角度環(huán)形光檢測金屬表面劃痕，光線從側(cè)面入射，劃痕因陰影呈現(xiàn)高對比度；使用同軸環(huán)形光檢測芯片引腳共面性，垂直入射光消除引腳反光，清晰顯示輪廓。

生物顯微成像：

環(huán)形光源搭配顯微鏡，通過均勻照明減少樣本邊緣陰影，適用于細(xì)胞形態(tài)觀察或病理切片分析。

直播與美妝照明：

環(huán)形光源圍繞攝像頭布置，產(chǎn)生 “眼神光” 效果（瞳孔反光呈環(huán)形亮點），同時均勻照亮面部，減少鼻影和法令紋，提升人像質(zhì)感。

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