CN218240569U - 一种光学模组和医疗装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学模组和医疗装置，涉及光学技术领域，包括：扩束透镜和光导结构，所述扩束透镜的入射面为椭球面，以用于对光源出射的光束进行单方向的聚焦后发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，出射大发散角和超高斯分布的光束；所述光导结构对经所述扩束透镜的光束反射叠加，以形成均匀光斑。光学模组整体的结构紧凑、尺寸小，实现了短距离出光，易于制作手具，为手具的设计节省的大量空间及成本；得到的光斑均匀且尺寸较大，光斑质量好。

Description

一种光学模组和医疗装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，具体涉及一种光学模组和医疗装置。

背景技术

目前，激光技术已广泛应用于医疗领域，例如，可采用激光系统输出的光斑进行祛斑等医疗美容。但是，在这样的激光系统中，作为光源的半导体激光器，其发射场存在严重的像散问题，导致其激光系统难以输出短距离、均匀的大光斑，这就给医疗美容的应用带来一定的限制。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种光学模组和医疗装置，解决了现有技术的像散问题，结构紧凑，且能够在短距离内输出均匀的大光斑。

本申请实施例的一方面，提供了一种光学模组，包括扩束透镜和光导结构，所述扩束透镜的入射面为椭球面，以用于对光源出射的光束进行单方向的聚焦后发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，出射大发散角和超高斯分布的光束；所述光导结构对经所述扩束透镜的光束反射叠加，以形成均匀光斑。

光源出射光束，光出依次通过扩束透镜和光导结构；扩束透镜通过其椭球面的入射面，实现对光束的单方向的先聚焦、再发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，经过扩束透镜后，可得到大发散角和超高斯分布的光束；这样的光束再通过光导结构的导引和反射叠加，能够在短距离出射均匀的大光斑。

可选地，所述扩束透镜为椭球柱面镜，所述椭球柱面镜对所述光束的慢轴或光源的发光面上尺寸较小的方向进行聚焦后发散。

光束经椭球柱面镜后，快轴方向自由发散，慢轴方向或光源的发光面上尺寸较小的方向聚焦发散，最终使快轴方向和慢轴方向的发散角一致，解决了现有技术存在的像散问题。

可选地，所述椭球柱面镜的入射面为椭球面，且所述椭球柱面镜的出射面为平面。

椭球面具有对光束聚焦后再发散的作用，为后续光束在短距离内匀化叠加做好了前处理。

可选地，所述椭球柱面镜的焦点位于所述椭球柱面镜出射面的两侧光轴上，或者位于所述椭球柱面镜的出射面上。

椭球柱面镜的焦点位于椭球柱面镜的出射面上或位于出射面的两侧，这样能保证足够大的光焦度。

可选地，所述光导结构为光波导，所述光束通过所述光波导的内壁反射后，由所述光波导的出光口出射。

光波导对光束具有导引作用，通过光波导内壁对光束反射叠加，以在光波导出光口形成均匀光斑。

可选地，所述光波导的入光口的尺寸小于或等于所述出光口的尺寸。

光波导入光口和出光口的设置不同，得到的均匀光斑尺寸大小也就不同。

本申请实施例的另一方面，提供了一种医疗装置，包括：光源和上述的光学模组，所述光源出射的光束依次入射所述光学模组的扩束透镜和光导结构。

可选地，所述光源为半导体激光器。半导体激光器出射的光束，经扩束透镜后能够出射大发散角和超高斯分布的光束，再经光导结构反射叠加，可输出短距离下的均匀大光斑，应用于医疗装置时，可用作手具，方便操作，且治疗效果好。

本申请实施例提供的光学模组和医疗装置，扩束透镜和光导结构依次设置，扩束透镜的入射面为椭球面，光束经扩束透镜的入射面入射，以对光束在单方向上进行聚焦后发散，单方向为光束的快轴、慢轴或光源的发光面上尺寸较小的方向，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，解决了现有技术存在的像散问题，经扩束透镜后形成大发散角和超高斯分布的光束；经扩束透镜的光束再进入光导结构，光导结构对光束反射叠加，以在短距离内形成均匀光斑；光学模组由扩束透镜和光导结构，使得光学模组整体的结构紧凑、尺寸小，实现了短距离出光，易于制作手具，为手具的设计节省的大量空间及成本；得到的光斑均匀且尺寸较大，光斑质量好。

医疗装置包括光源和如上任意一项的光学模组，光源出射的光束依次入射光学模组的扩束透镜和光导结构，光源为半导体激光器。本申请的半导体激光器光源出射的光束，由于经过上述光学模组，其快轴、慢轴的发散角一致，解决了像散问题，本申请中半导体激光器出射的光束，经扩束透镜后能够出射大发散角和超高斯分布的光束，再经光导结构反射叠加，实现了短距离下的均匀大光斑的输出，使得医疗装置可作为手具使用，方便进行治疗，效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实施例提供的光学模组慢轴方向结构示意图；

图2是本实施例提供的光学模组快轴方向结构示意图；

图3是本实施例提供的光学模组形成的光斑能量分布图；

图4是本实施例提供的光学模组形成的光斑在快轴方向的能量分布图；

图5是本实施例提供的光学模组形成的光斑在慢轴方向的能量分布图；

图6是本实施例提供的光学模组的扩束透镜不同聚焦位置图之一；

图7是本实施例提供的光学模组的扩束透镜不同聚焦位置图之二；

图8是本实施例提供的光学模组的扩束透镜不同聚焦位置图之三。

图标：110-扩束透镜；120-光导结构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1和图2所示，本申请实施例提供一种光学模组，包括：扩束透镜110和光导结构120，扩束透镜110的入射面为椭球面，以用于对光源出射的光束进行单方向的聚焦后发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，出射大发散角和超高斯分布的光束；光导结构120对经扩束透镜110的光束反射叠加，以形成均匀光斑。

光源出射光束，光出依次通过扩束透镜110和光导结构120；扩束透镜110通过其椭球面的入射面，实现对光束的单方向的先聚焦、再发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，经过扩束透镜110后，可得到大发散角和超高斯分布的光束；这样的光束再通过光导结构120的导引和反射叠加，能够在短距离出射均匀的大光斑。

其中，单方向指的是光束的快轴方向、慢轴方向或光源发光面上尺寸较小的方向中的任意一个；而光源发光面上尺寸较小的方向指的是，光源发光面在二维方向上具有长和宽，长和宽的尺寸中，较小尺寸的方向。示例地，光源发光面为矩形时，光源发光面具有长和宽，宽度方向尺寸较小，则宽度方向为光源发光面上尺寸较小的方向。

椭球面位于上述单方向上，因此通过椭球面实现对该单方向光束进行先聚焦、再发散；例如，图1为慢轴方向，扩束透镜110的入射面在慢轴方向为椭球面，因此经扩束透镜110的光束在慢轴方向上进行先聚焦、再发散。

现有半导体激光器，其出射的光束在快轴和慢轴两个方向的发散角大小不同，或者半导体激光器的发光面在两个方向的长、宽不同，均会导致严重的像散问题，使得半导体激光器所在的系统难以输出短距离、均匀大光斑；而本申请通过扩束透镜110的椭球面入射面，能够对光束进行单方向的先聚焦、再发散，使进入的光束在快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，使得光束在这个单方向上得到极大化的发散和形成初步超高斯分布的光场，光束再进入光导结构120，光导结构120进行光束的导引与反射叠加，在光导结构120的出口形成均匀光斑。

短距离下输出均匀光斑需要具备两个条件：进入光导结构120的发散角足够大+进入光导结构120的光束呈超高斯分布，本申请通过一个扩束透镜110即可同时满足这两个条件，进而光束进入光导结构120，使短距离输出均匀光斑成为现实。

光导结构120可为实心结构，也可为空心结构，其材质不限，只要光导结构120的内部可以反射光束即可。

进一步地，光导结构120为光波导，光束通过光波导的内壁反射后，由光波导的出光口出射。

光波导的内壁反射光束，进入光波导的光束由光波导内壁反射后经出光口出射，光束在内壁上不同位置反射后出射角度不同，光束在光波导内进行反射叠加，由出光口出射的光束的位置也不同，使得输出的光束能量分布均匀，得到均匀的光斑。

图3示出了光学模组出射的光束在光波导出口处的光斑能量分布图；图4和图5分别示出了上述光学模组出射的光束在X轴(快轴)和Y轴(慢轴)方向的切面能量分布曲线图。

本申请实施例提供的光学模组，扩束透镜110和光导结构120依次设置，扩束透镜110的入射面为椭球面，光束经扩束透镜110的入射面入射，以对光束在单方向上进行先聚焦、再发散，单方向为光束的快轴、慢轴或光源的发光面上尺寸较小的方向，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，解决了现有技术存在的像散问题，经扩束透镜110后形成大发散角和超高斯分布的光束；经扩束透镜110的光束再进入光导结构120，光导结构120对光束反射叠加，以在短距离内形成均匀光斑；光学模组由扩束透镜110和光导结构120，使得光学模组整体的结构紧凑、尺寸小，实现了短距离出光，易于制作手具，为手具的设计节省的大量空间及成本；得到的光斑均匀且尺寸较大，光斑质量好。

其中，扩束透镜110为椭球柱面镜，椭球柱面镜对光束的慢轴或光源的发光面上尺寸较小的方向进行聚焦后发散。

光束经椭球柱面镜后，快轴方向自由发散，慢轴方向或光源的发光面上尺寸较小的方向聚焦发散，最终使快轴方向和慢轴方向的发散角一致，这就解决了现有技术存在的像散问题。

示例地，球柱面镜的入射面为椭球面、椭球柱面镜的出射面为平面。椭球面具有对光束聚焦后再发散的作用，为后续光束在短距离内匀化叠加做好了前处理。

此外，椭球柱面镜的焦点位于椭球柱面镜出射面的两侧光轴上，或者位于椭球柱面镜的出射面上。

如图6和图7所示，椭球柱面镜的焦点位于椭球柱面镜的两侧，或者如图8所示，椭球柱面镜的焦点位于出射面上，这样能保证足够大的光焦度；同时，通过对中心曲率R值和圆锥系数k值的组合设置确定入射面的面型，使得光束得到极大化的发散和形成初步超高斯分布的光场。

前述提到，光导结构120为光波导，进一步地，光波导的入光口的尺寸小于或等于出光口的尺寸，光波导的设置不同，得到的均匀光斑尺寸大小也就不同。例如，在本申请的一个可实现的方式中，入光口和出光口形状相同，但是光波导的入光口的尺寸小于出光口的尺寸，光束通过光波导反射叠加后在出光口进行扩散，可输出的较大尺寸的均匀光斑。当然，如果入光口和出光口形状尺寸相等时，通过光波导可输出均匀光斑，均匀光斑在出光口的尺寸和在光波导内的尺寸一致。

另一方面，本申请实施例还公开了一种医疗装置，包括光源和如上任意一项的光学模组，光源出射的光束依次入射光学模组的扩束透镜110和光导结构120，光源为半导体激光器。

现有技术中，由于半导体激光器在快轴和慢轴两个方向的发散角大小不同，或者光源发光面在两个方向的尺寸(长和宽)不同，使得半导体激光器光源的发射场存在严重的像散问题，难以输出短距离均匀大光斑；本申请的半导体激光器光源出射的光束，由于经过上述光学模组，其快轴、慢轴的发散角一致，解决了上述像散问题，本申请中半导体激光器出射的光束，经扩束透镜110后能够出射大发散角和超高斯分布的光束，再经光导结构120反射叠加，实现了短距离下的均匀大光斑的输出，使得医疗装置可作为手具使用，方便进行治疗，效果好。

该医疗装置包含与前述实施例中的光学模组相同的结构和有益效果。光学模组的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光学模组，其特征在于，包括：扩束透镜和光导结构，所述扩束透镜的入射面为椭球面，以用于对光源出射的光束进行单方向的聚焦后发散，使光束快轴方向的发射角和慢轴方向的发射角一致，出射大发散角和超高斯分布的光束；所述光导结构对经所述扩束透镜的光束反射叠加，以形成均匀光斑。

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述扩束透镜为椭球柱面镜，所述椭球柱面镜对所述光束的慢轴或光源的发光面上尺寸较小的方向进行聚焦后发散。

3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述椭球柱面镜的入射面为椭球面，且所述椭球柱面镜的出射面为平面。

4.根据权利要求2或3所述的光学模组，其特征在于，所述椭球柱面镜的焦点位于所述椭球柱面镜的出射面的两侧光轴上，或者位于所述椭球柱面镜的出射面上。

5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光导结构为光波导，所述光束通过所述光波导的内壁反射后，由所述光波导的出光口出射。

6.根据权利要求5所述的光学模组，其特征在于，所述光波导的入光口的尺寸小于或等于所述出光口的尺寸。

7.一种医疗装置，其特征在于，包括光源和权利要求1至6任一项所述的光学模组，所述光源出射的光束依次入射所述光学模组的扩束透镜和光导结构。

8.根据权利要求7所述的医疗装置，其特征在于，所述光源为半导体激光器。

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