[实用新型]一种激光旋转扫描照明装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光旋转扫描照明装置，属于激光应用的技术领域。 

背景技术

激光是一种具有亮度高、相干性与方向性好等特点的特殊光源，由于这种特性，激光科学研究、工程技术及工农业生产中有着十分重要和广泛的应用。激光投影显示和激光红外夜视是把激光作为光源的两个非常重要的应用领域。 

激光投影显示采用激光器作为光源代替传统投影显示系统中的光源（如高压汞灯），具有色域空间大、色彩丰富、色饱和度高、颜色表现力强等优点，并且可以实现远距离大尺寸的投影，寿命更是可以达到20000小时以上，目前有关激光投影显示技术的研究方兴未艾，许多发达国家的研究单位和大型公司都在大力研发激光投影显示技术和装置；采用红外激光作为主动照明光源的红外激光夜视技术在军事、公安和安防等方面具有重要应用，特别是远距离照明方面具有突出的优势，能实现数公里的照明。 

激光投影显示和主动照明红外激光夜视都需要均匀化的激光束照明，但是半导体发出的光是椭圆或长条型的单模或多模高斯光束，为了实现均匀化的照明需要将半导体激光器的输出光斑转换成特定的形状（如矩形或圆形）且强度尽量均匀的光束，并尽量减小或消除因激光的相干性由干涉和衍射形成的散斑和条纹。 

有关降低或消除散斑和背景条纹的原理和方法，文献中已有多种论述，如：采用多波长激光降低激光的时间相干性，采用激光器阵列、光纤束、旋转或振动动散射体、振动光纤、 振动屏幕，或超声光栅等方法来降低空间相关性。 

目前存在的一些匀化光场的方法的系统非常复杂，成本也比较高，如中国专利文件CN102169239A公开了一种激光投影系统中的散斑图像置乱，提供一种激光投影系统，该激光投影系统包括光源、相位延迟元件和光束扫描元件，但该系统的装置不够紧凑，元器件较多，可靠性差。中国专利文件CN102103270A公开了一种激光光束匀光整形与消散斑一体化装置，包括机械框架、微型直流电机、全息散射器件、纯相位衍射器件和傅里叶变换透镜，也存在结构复杂，制作成本高，不利于产业化等缺点。 

有些基于散射原理的方法，结构上比较简单，但在能量的利用率上往往比较差，如中国专利文件CN201285473A公开了一种基于散射的消相干匀场装置，包括中空波导和散射媒质，激光在散射媒质中的传播过程，通过散射媒质对激光的散射分束并利用波导的混光作用对激光进行匀化。 

中国专利CN1458544涉及一种高速激光扫描探测和测量的新技术，即小扇面激光扫描技术方法。采用微凹柱面透镜组将激光光源发射的一束激光拉成具有微小夹角的小扇面，利用反射镜将此激光束透射到由电机驱动的高速旋转多面棱体上，使激光束产生一个小扇形往复激光扫描光平面。这是对高速运动物体的激光扫描探测和捕捉中，有效解决光电传感器频响的一种激光扫描方法。本专利可以相对集中有限的激光作用能量，进行大区域范围的探测。解决了利用激光扫描对高速目标探测和捕捉所存在的关键技术，即光电接收器必须具有过高响应频率的问题。本实用新型可使激光扫描速度达到预定的要求，可探测和捕捉运动速度更快的物体，但该专利结构较复杂，调整计算步骤繁琐，完全不适用于扫描照明的技术领域。 

中国专利申请CN1403868公开了一种光路装置，属于激光相机的部件，由支架、激光器、透镜组、电机及反射镜组成，在支架的中部固定激光器，在激光器的前端设置透镜组， 电机装在支架上，位于透镜组前，透镜组正对中空状电机轴，在电机轴伸出端一侧装有反射镜，在电机轴伸出端与反射镜相对处开有光反射孔，本专利申请将旋转的激光束投射到胶片上，并能准确定位扫描起始点及扫描终止点，在胶片上形成清晰准确的图像扫描结果，该专利申请是应用于激光相机领域的部件，激光器功率、角度调整等都不适用于激光器照明的技术领域。 

美国专利6532244、6810175等所描述的将一定长度的多模光纤进行盘绕或施加分布式的应力，并辅以离轴耦合、将不同直径的光纤对接的方法。但这些方法实施起来不够简便，需要体积比较大的装置和足够长的光纤，安装、调节都不方便，批量制作的时候一致性难以保证。中国专利文件CN101630045A提供了一种改善多模光纤输出光束空间分布的装置，通过给光纤施加应力来改变输出光束空间分布，包括在传输激光的多模光纤上的很短的长度上施加单点、多点或连续分布的的外应力，方法简单方便，对于光斑中的圆环螺旋条纹有明显的效果，但该方法对光场中的散斑问题没有任何的效果。