[发明专利]能够抑制散斑的激光照明光路结构

说明书

技术领域

本发明涉及激光照明成像设备技术领域，具体涉及一种能够抑制散斑的激光照明光路结构。

背景技术

相比于普通光源，激光具备单色性好、方向性好及相干性高等特点，使用激光对目标物体进行主动照明，可有效提高后续成像系统在低照度背景光环境下对暗目标及小目标的分辨识别能力。

特别是在超高速成像过程中，使用激光照明可使成像系统捕获功率密度足够大的物体反射或散射光，使得目标物成像清晰且能明显抑制环境本底的干扰。然而，由于具备很高的相干性，激光照明目标物时，物表面并非理想镜面反射，其粗糙程度远大于光波长，物表面相近的不同位置上反射的激光具备一定的干涉条件，即会形成散斑现象，物表面的许多具体细节被散斑覆盖从而造成成像信息丢失。

另外，在许多必须使用光纤传光照明的场合，由于多模光纤的模式众多，模式间传播激光时满足一定的干涉条件，也会在光纤输出端带入明显的散斑。为解决散斑问题，当前主要采用了如下一些方法，如使用能转动的随机相位屏、振动光纤、使用多种光纤以不同角度和不同偏振状态入射照明区域等，或者使用运动漫反射体进行时间平均，但这些方法均不能适应超高速成像过程，有些甚至会影响返回光的相干性。因此，需要发展一种在不影响照明激光相干性的条件下、能适用于高速成像过程的、能够抑制散斑的激光照明光路结构。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够抑制散斑的激光照明光路结构，可在不影响激光相干性的情况下，抑制并匀化激光散斑，适合高速成像。

其技术方案如下：

一种能够抑制散斑的激光照明光路结构，其关键在于：包括均呈中空结构的调节筒和固定筒，所述调节筒前后两端敞口，在其前端敞口位置安装有光阑成像镜筒，所述光阑成像镜筒的前端具有成像镜头，调节筒的后端与固定筒连接；

所述固定筒的后端穿设有传光束，所述传光束由至少两根长度一致的多模光纤组成，其传光束出口端伸入固定筒内，所述固定筒内在传光束的出射光路上设有传光束耦合镜；

所述固定筒内靠近前端的位置竖直设有光阑，光阑处于成像镜头的一倍焦面和二倍焦面之间，所述光阑上的光阑孔处于传光束和传光束耦合镜所组成光学系统的出瞳位置，且光阑孔的尺寸小于或等于该光学系统的出瞳尺寸。

采用以上结构，照明激光从传光束入口端进入，并从传光束出口端后经传光束耦合镜耦合，通过光阑成像镜筒成像到其像方空间，并使光阑的像面成像到待照明区域，形成瞳对窗的照明效果，有效的匀化了各个多模光纤带入的散斑，同时多模光纤带入的散斑在照明区域内的粗糙反射面附近形成多种散斑场，该结构使得散斑场叠加从而降低了散斑的对比度，从而改善反射面的成像效果，保持激光相干性的同时，结构稳定，适合主动照明的高速成像。

作为优选：所述光阑成像镜筒、调节筒和固定筒均呈圆柱状，且光阑成像镜筒的外径与调节筒的内径相适应，调节筒的外径小于固定筒内径。采用以上结构，便于通过三者的轴线来对正安装固定。

作为优选：所述固定筒的后端呈锥筒状结构，其内径沿远离调节筒的方向逐渐减小，所述传光束耦合镜通过耦合镜外框安装在固定筒内靠近后端的位置。采用以上结构，可有效确保传光束耦合镜的稳定性，并且对其起到一定保护作用。

作为优选：所述调节筒的底部沿其轴向设有滑槽，所述光阑成像镜筒的底部固设有与所述滑槽相适应的导轨，所述导轨嵌入滑槽中，并可沿其滑动。采用以上结构，通过导轨在滑槽内滑动，从而带动光阑成像镜筒移动，调整成像镜头与光阑之间的间距，从而调整光阑的成像倍数和成像距离，适应不同的需求。

作为优选：所述调节筒前端端部对应导轨的位置固设有调节头，所述调节头上可转动地设有调节手轮，调节手轮的调节轴正对导轨底部的位置套设有齿轮，所述导轨底壁沿其轴向设有与能够与所述齿轮啮合的啮合齿。采用以上方案，通过调节手轮可以更稳定更准确的移动成像镜头，提高结构的可靠性。

作为优选：所述多模光纤采用熔石英制成。采用以上结构，可以满徐紫外激光的照明需求，以及可以获得较高的传输效率。

作为优选：所述固定筒的侧壁前端设有圆形的沉台，所述光阑嵌设在该沉台上，并与沉台的台阶面抵接，所述调节筒侧壁后端端部具有水平向外延伸的凸缘，所述凸缘与沉台的大小相适应，凸缘嵌入所述沉台中，并与光阑抵接。采用以上结构，可使光阑安装更稳定，进一步防止瞬时振动带来的影响，提高装置的稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：