CN218677967U - 一种新型线光源激光发射器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型线光源激光发射器，其有效工作距离为300mm‑5000mm，包括在壳体上依次同轴设置的激光二极管、柱面镜、非球面透镜、光纤、聚焦镜和线光斑生产器，所述柱面镜为具有正光焦度平凸非球面柱透镜，所述柱面镜的平面端朝向激光二极管，柱面镜用于对激光二极管快轴进行准直；本实用新型通过激光二极管、柱面镜、非球面透镜、光纤、聚焦镜及线光斑生产器的设置，其中柱面镜和非球面透镜用于将激光二极管发射光束耦合进光纤，光束进入光纤并在管内部进行多次全反射折返后，由聚焦透镜以及线光斑发生器在指定工作距离位置处，形成均匀线型激光分布，从而有效的降低被测物表面细节丢失的情况，提高测量精度。

Description

一种新型线光源激光发射器

技术领域

本实用新型涉及一种激光发射器，具体是一种新型线光源激光发射器。

背景技术

如今自动化技术发展迅猛，光电传感、计算机以及光学半导体技术也高速发展，我们对机器视觉的认识加深，人们对相关技术领域的重视程度发生了巨变。机器视觉系统让自动化程度提高，使其产品大批量、持续生产、工业生产效率和产品精度以及获取信息与自动处理的能力变得极其快，为工业生产的信息集成提供了极大便利。在工业检测、目标识别等领域应用中，以无需接触被检测物体非接触光学测量技术，正以其非接触、高效准确快捷测量的优势逐渐取代传统的接触式测量方式，从而应用于机器视觉的非接触光学测量技术中。

非接触测量系统主要由激光发射装置、图像接受装置以及图像处理算法三部分组成，其中线光源激光作为激光发射装置的一种，其光束质量的好坏，直接影响到系统整体的测量效果，但目前现有线光源激光普遍存在均匀性差的问题，使得捕获的图像局部明暗差别加大，其中有的线光源中间过亮两边过暗情况居多，从而导致被测物表面细节丢失，测量精度下降，有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型线光源激光发射器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型线光源激光发射器，其有效工作距离为300mm-5000mm，包括在壳体上依次同轴设置的激光二极管、柱面镜、非球面透镜、光纤、聚焦镜和线光斑生产器，所述柱面镜为具有正光焦度平凸非球面柱透镜，所述柱面镜的平面端朝向激光二极管，柱面镜用于对激光二极管快轴进行准直，所述非球面透镜为正光焦度非球面透镜，非球面透镜对激光二极管经过柱面镜形成的慢轴发散角度进一步压缩，以便在光纤中光线进行充分多次全反射，光纤用于对快轴慢轴光束分别进行均匀性传输与充分混模，所述聚焦镜的焦距为f5，所述柱面镜的焦距为f2，且f5与f2满足0.35≤f5/f2≤1.69，聚焦镜与线光斑发生器对入射光束进行整形，在指定工作距离处，形成均匀线激光。

作为本实用新型进一步的方案：所述激光二极管的波长范围为405-808nm。

作为本实用新型进一步的方案：所述柱面镜的两侧端面均设置有第一增透介质薄膜。

作为本实用新型进一步的方案：所述非球面透镜的两侧端面均设置有第二增透介质薄膜。

作为本实用新型再进一步的方案：所述光纤的外形为圆柱体，且光纤的两侧端面均设置有第三增透介质薄膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过激光二极管、柱面镜、非球面透镜、光纤、聚焦镜及线光斑生产器的设置，其中柱面镜和非球面透镜用于将激光二极管发射光束耦合进光纤，光束进入光纤并在管内部进行多次全反射折返后，由聚焦透镜以及线光斑发生器在指定工作距离位置处，形成均匀线型激光分布，从而有效的降低被测物表面细节丢失的情况，提高测量精度。

附图说明

图1为一种新型线光源激光发射器的光学元件结构示意图。

图2为一种新型线光源激光发射器的整体结构示意图。

图3为一种新型线光源激光发射器的俯视剖视图。

图4为一种新型线光源激光发射器的线光斑光强度分布实测图。

其中，激光二极管1、柱面镜2、非球面透镜3、光纤4、聚焦镜5、线光斑生产器6。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种新型线光源激光发射器，包括在壳体上依次同轴设置的激光二极管1、柱面镜2、非球面透镜3、光纤4、聚焦镜5和线光斑生产器6，图1中平行于虚线的方向为激光二极管1快轴方向，垂直于虚线的方向为激光二极管1慢轴方向。

本实用新型实施例中，所述激光二极管1作为光源器件用于发射激光光束，具体为波长范围为405nm-808nm的单、多模半导体激光二极管。在具体实施过程中，选择激光二极管1正确安装方向，采用压合的方式将激光二极管1固定在镀金热沉上，间隙用铟片填充，达到充分散热。

所述柱面镜2为具有正光焦度平凸非球面柱透镜，双面镀有实际所需场景波长的第一增透介质薄膜。在具体实施过程中，柱面透镜2平面面向激光二极管1，采用紫外胶固定在镜片基座上，调整镜片距离，使激光二极管1快轴方向光束准直，此时慢轴方向光束还没有处于准直状态。

所述非球面透镜3为正光焦度非球面透镜，双面镀有实际所需场景波长的第二增透介质薄膜。在具体实施过程中，非球面透镜3与柱面镜2的凸面相邻，调整镜片距离，在不改变快轴光束质量情况下，压缩慢轴方向光束发散角。

所述光纤4为入射端等于于出射端尺寸，且厚度相同的圆柱形光学器件，端面均镀有实际所需场景波长的第三增透介质薄膜。在具体实施过程中，光纤4通光孔径入射端面向光源，摆放形式见图1中所示，当慢轴方向光束以一定的角度入射到光纤4内部后，由全反射原理，慢轴方向的光线会进行多次反射，达到慢轴方向光束充分混模。

所述聚焦镜5与线光斑发生器6为光束整形器件，所述聚焦镜5的焦距为f5，所述柱面镜2的焦距为f2，且f5与f2满足0.35≤f5/f2≤1.69；在具体实施过程中，聚焦镜5将入射的光束在指定的工作距离处形成聚焦，达到满足实际应用中的线厚要求，线光斑发生器6负责将入射的慢轴方向光束，在一维度扩展到指定的扇形角度，并使得在工作距离处的线激光光强分布均匀，如图4中光强实测分布图所示，在有效工作范围内，线光斑均匀度达到90％以上，从而有效的降低被测物表面细节丢失的情况，提高测量精度本，因此本新型线光源激光发射器值得在机器视觉非接触检测，高速公路以及铁轨检测等应用领域进行推广使用。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型线光源激光发射器，其特征在于：包括在壳体上依次同轴设置的激光二极管(1)、柱面镜(2)、非球面透镜(3)、光纤(4)、聚焦镜(5)和线光斑生产器(6)，所述柱面镜(2)为具有正光焦度平凸非球面柱透镜，所述柱面镜(2)的平面端朝向激光二极管(1)，所述非球面透镜(3)为正光焦度非球面透镜，所述聚焦镜(5)的焦距为f5，所述柱面镜(2)的焦距为f2，且f5与f2满足0.35≤f5/f2≤1.69。

2.根据权利要求1所述的一种新型线光源激光发射器，其特征在于：所述激光二极管(1)的波长范围为405-808nm。

3.根据权利要求1所述的一种新型线光源激光发射器，其特征在于：所述柱面镜(2)的两侧端面均设置有第一增透介质薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种新型线光源激光发射器，其特征在于：所述非球面透镜(3)的两侧端面均设置有第二增透介质薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种新型线光源激光发射器，其特征在于：所述光纤(4)的外形为圆柱体，且光纤(4)的两侧端面均设置有第三增透介质薄膜。

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