CN203773167U - 一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，依次设置半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜；所述半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜位于同一水平直线上。由半导体激光器发出激光，照射到微透镜上，激光经过双面微透镜阵列后，先被微透镜中的第一组微透镜单元分裂为多束光，然后在第二组微透镜阵列中相互交叠，将光斑进行匀化；出射光束再经过光学匀化片进行双重匀化，有效避免了激光光束在通过第二层阵列时的干涉问题，使激光光束能量更加均匀；匀化后的光束最后经过平凸透镜，通过改变平凸透镜与光学匀化片之间的距离，可以调节出射光束的发散角，根据不同焦距的摄像机镜头进行匹配，应用于不同场合。

Description

一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，属于照明技术领域。

背景技术

监控行业经过几十年的发展，由于市场的需求和技术的进步，监控摄像机开始进入了高清晰度时代。高清摄像机在白天成像质量好，但是在夜间环境下由于目前市场上配合高清摄像机使用的红外LED模组，照明距离有限，从而限制了高清摄像机的成像质量和成像距离，因此限制了高清摄像机在夜间的使用。

半导体激光器的光电转换效率在60％以上，远远高于红外LED的光电转换效率，其能耗低、器件中热积累少、寿命长、准直性好、照明距离远等优点在安防领域作为一种新兴的夜视技术应用越来越广泛。当前夜视设备中采用的波长为850nm的红外LED阵列，照明距离有限，在60米以内，而采用808nm的半导体激光器作为夜视照明模组光源，照明距离大于100米，同时，摄像机CCD或CMOS传感器对激光器的波长响应度比红外LED的波长响应度高1/3，可以实现真正的远距离辅助照明。

中国专利CN203178574U公开了“一种激光夜视仪用光束匀化装置”，其包括半导体激光器和透镜组，半导体激光器和透镜组之间依次设置有微透镜阵列、多棱镜和毛玻璃，所述透镜组包括扩束镜和聚焦镜，半导体激光器发出的激光照射到微透镜阵列上时，经过微透镜阵列后形成很多发光光点，每个发光光点相当于一个小的光源，然后每个小的光源经过多棱镜和毛玻璃之后在远处相互交叠，从而实现光斑匀化，有效克服了激光光束的相干性，经过匀化器件组匀化后的光束再经过扩束镜扩束和聚焦镜的聚焦，实现能量更集中。但是，本专利使用透镜个数较多，结构复杂，在一定程度上降低了激光的透过率，造成内部发热严重，照明距离受到限制。

中国专利CN202008568U公开了“一种光斑匀化处理的激光照明器”，包括散热底座和镜头，所述散热底座上安装有激光器，所述镜头中安装有透镜，其中所述散热底座和镜头之间安装有一匀光棒，所述激光器、匀光棒和透镜位于同一水平直线上，且匀光棒为矩形柱状玻璃棒，该矩形柱状玻璃棒的长宽比在6∶1到14∶1之间，宽厚比为4∶3。与现有技术相比，本实用新型光斑匀化处理的激光照明器产生的4∶3均匀光斑，可与现有CCD监控画面同步，实现远距离照明，其理论光能利用率可达100％，但是该专利使用的匀光棒是采用光的散射原理对激光进行匀化，匀化效率低，效果差，同时对激光器的光损耗非常大，不利于激光的利用率。

中国专利CN103279000A公开了一种采用旋转匀光片匀化的激光照明装置，涉及一种激光照明装置，解决现有匀化装置只能消除图像中的部分明暗大条纹，同时也会产生严重的激光散斑，严重影响照明效果的问题，包括半导体激光器、匀化装置和透镜组；所述半导体激光器发出激光光束经匀化装置匀化后入射至透镜组，经透镜组出射至光投射面形成均匀的光斑，所述匀化装置至少为一转动装置和匀光片，用于对激光散斑进行匀化处理。该专利中需要旋转装置，需要增加额外的电机来驱动旋转装置，整个系统复杂，且不能做到小型化，无法便携使用，实用性不强。

发明内容

针对现有技术不足，本实用新型提供一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，解决了市场上现有激光光斑匀化方法中装置体积过大且激光透过率低等问题。采用本实用新型的结构进行光斑匀化后，光斑匀化效果好，图像清晰，且装置体积小，结构简单。

术语解释：

1、CCD：Charge-coupled Device，电荷耦合元件的简称。

2、CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体的简称。

本实用新型采用以下技术方案：

一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，本装置的光路上依次设置半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜；所述半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜位于同一水平直线上。

所述半导体激光器与微透镜之间有10mm-20mm的工作距离，微透镜与光学匀化片之间有12mm-20mm的工作距离；

所述半导体激光器为808nm半导体激光器，用来进行夜视仪的照明补光；

所述微透镜采用双面微透镜阵列，所述双面微透镜阵列是一种阵列形式的透镜，为两组微透镜阵列，即第一组微透镜阵列相当于微透镜其中一面，第二组微透镜阵列相当于微透镜的另一面；

所述光学匀化片为普通光学匀化片，位于微透镜与平凸透镜之间；

所述平凸透镜为单面凸透镜；

所述平凸透镜与光学匀化片之间的距离可以调节，通过改变平凸透镜与光学匀化片之间的距离可以调节出射光束的发散角，根据不同焦距的摄像机镜头进行匹配，应用于不同场合；平凸透镜与光学匀化片之间的距离越远，发散角越小，照射距离越远。

本发明的有益效果：

本实用新型所述一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，由半导体激光器发出激光，照射到微透镜上，激光经过双面微透镜阵列后，先被微透镜中的第一组微透镜单元分裂为多束光，然后在第二组微透镜阵列中相互交叠，将光斑进行匀化；出射光束再经过光学匀化片进行双重匀化，有效避免了激光光束在通过第二层阵列时的干涉问题，使激光光束能量更加均匀；匀化后的光束最后经过平凸透镜，通过改变平凸透镜与光学匀化片之间的距离，可以调节出射光束的发散角，根据不同焦距的摄像机镜头进行匹配，应用于不同场合。利用本实用新型所述半导体激光器照明模组的光斑匀化装置的监控摄像机，监控距离可大于120米。

附图说明

附图1是本实用新型半导体激光器照明模组的光斑匀化装置的结构框图。

图中，1、半导体激光器；2、微透镜；3、光学匀化片；4、平凸透镜。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

如图1所示，一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，发光光路上依次设置半导体激光器1，微透镜2，光学匀化片3和平凸透镜4；所述半导体激光器1，微透镜2，光学匀化片3和平凸透镜4位于同一水平直线上。所述半导体激光器1与微透镜2之间有10mm的工作距离，微透镜2与光学匀化片3之间有12mm的工作距离；所述半导体激光器1为808nm半导体激光器，用来进行夜视仪的照明补光；所述微透镜2采用双面微透镜阵列，所述双面微透镜阵列是一种阵列形式的透镜，为两组微透镜阵列，即第一组微透镜阵列相当于微透镜其中一面，第二组微透镜阵列相当于微透镜的另一面；所述光学匀化片3为普通光学匀化片，位于微透镜2与平凸透镜4之间；所述平凸透镜4为单面凸透镜。

本发明所述一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，由半导体激光器1发出的激光首先经过微透镜2，由于微透镜2为两组微透镜阵列，激光先通过微透镜2的第一组微透镜阵列形成多个小的发光点，每个小的发光点相当于一个小的次光源，然后每个次光源经过微透镜2的第二组微透镜阵列进行相互交叠，从而实现光斑的初次匀化，经过初次匀化的激光光束再通过光学匀化片3进行双重匀化，有效避免了激光光束在通过第二组微透镜阵列时由激光光束相干干涉产生的细条纹杂斑的问题，使激光光束能量更加均匀，图像更加清晰；经过双重匀化后的光束最后通过位于光路上的平凸透镜4，改变平凸透镜4与光学匀化片3之间的距离可以调节出射光束的发散角，通过调大平凸透镜4与光学匀化片3之间的距离，使得发散角变小，从而使能量更加集中，照射距离更远，满足远距离监控的要求。

实施例2、

如实施例1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其区别在于，

所述半导体激光器1与微透镜2之间有20mm的工作距离，微透镜2与光学匀化片3之间有20mm的工作距离。

以上是对本实用新型所提到的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化方法的具体介绍，其中未详细描述的部分均为本领域普通技术人员的公共常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，本装置的发光光路上依次设置半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜；所述半导体激光器，微透镜，光学匀化片和平凸透镜位于同一水平直线上。

2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述半导体激光器与微透镜之间有10mm-20mm的工作距离，微透镜与光学匀化片之间有12mm-20mm的工作距离。

3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述半导体激光器为808nm半导体激光器，用来进行夜视仪的照明补光。

4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述微透镜采用双面微透镜阵列，所述双面微透镜阵列是一种阵列形式的透镜，为两组微透镜阵列，即第一组微透镜阵列相当于微透镜其中一面，第二组微透镜阵列相当于微透镜的另一面。

5.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述光学匀化片为普通光学匀化片，位于微透镜与平凸透镜之间。

6.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述平凸透镜为单面凸透镜。

7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器照明模组的光斑匀化装置，其特征在于，所述平凸透镜与光学匀化片之间的距离可以调节，通过改变平凸透镜与光学匀化片之间的距离可以调节出射光束的发散角，根据不同焦距的摄像机镜头进行匹配，应用于不同场合；平凸透镜与光学匀化片之间的距离越远，发散角越小，照射距离越远。