[发明专利]一种激光照明设备

说明书

本申请公开了一种激光照明设备，包括：激光器，用于发出激光光束，经耦合进入光纤；光纤，用于传输激光光束；准直光学系统，用于对光纤出射的激光光束进行准直，并照明至随机微透镜阵列的表面；随机微透镜阵列，用于对激光光束进行匀化整形，出射具有固定发散角的光束，并进入角度调整光学系统；角度调整光学系统，用于将随机微透镜阵列出射光束调整为所需发散角后出射。本发明采用随机微透镜阵列对激光光束进行匀化整形，能够使出射光束在固定发散角范围内，提高光能利用率，且一定程度上降低光束的相干性，从而降低散斑效应，进一步提高整形后的光斑质量，同时利用角度调整光学系统对随机微透镜阵列出射光束进行调整，控制最终出射光束角度。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种激光照明设备。

背景技术

激光有着亮度高、光谱宽度窄、方向性好等特点，用于照明有着其特有的优势。激光照明技术在国防工程、航天工程、夜视监控、激光显示等领域均有广泛应用，但由于激光单色性好，存在极强的相干性，在照明至物体表面时，会产生激光散斑，同时由于常用的半导体激光器输出的激光快慢轴发散角相差较大，不能够输出均匀的圆形光斑。一般采用耦合入光纤进行输出的方法输出的光斑呈现高斯分布，不能够在所需照明表面呈现较好的均匀性。

鉴于激光照明当中均匀性的问题，目前对激光进行匀化整形的方法主要使用毛玻璃、非球面透镜组、微透镜阵列、衍射光学元件、双折射透镜组以及匀光棒等。毛玻璃通过玻璃表面细微结构形成随机散射对激光进行匀化；非球面透镜组通过一片或多片非球面透镜对高斯光束进行整形后，再由另外一片透镜准直输出；微透镜阵列将入射光束分割成若干子光束，并由多个球面镜将子光束在把面上重叠起来；衍射光学元件通过多台阶相位结构近似全息图的连续浮雕结构加工，利用衍射光学进行光束整形，可以将圆形的高斯光束整形为方形、环形甚至任意形状；匀光棒通过光源在玻璃内部的多次全反射对激光进行匀化。但是，由于毛玻璃随机散射，经非球面透镜和微透镜阵列输出的各子光束相干性较高，散斑现象严重，且衍射光学元件仅能在一定距离范围内实现所需光斑形状和均匀性，整体效果并不理想。

因此，如何减少激光散斑，提高整形后的光斑质量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光照明设备，可以提高光能利用率，降低散斑效应，提升整形后的光斑质量，实现任意发散角的出射光束。其具体方案如下：

一种激光照明设备，包括：

激光器，用于发出激光光束，经耦合进入光纤；

所述光纤，用于传输所述激光光束；

准直光学系统，用于对所述光纤出射的所述激光光束进行准直，并照明至随机微透镜阵列的表面；

所述随机微透镜阵列，用于对所述激光光束进行匀化整形，出射具有固定发散角的光束，并进入角度调整光学系统；

所述角度调整光学系统，用于将所述随机微透镜阵列出射光束调整为所需发散角后出射。

优选地，在本发明实施例提供的上述激光照明设备中，所述准直光学系统包括由第一弯月透镜、第二弯月透镜、第三弯月透镜组成的透镜组。

优选地，在本发明实施例提供的上述激光照明设备中，所述随机微透镜阵列的表面一侧为平面，另一侧为具有随机半径的微透镜阵列。

优选地，在本发明实施例提供的上述激光照明设备中，所述随机微透镜阵列出射光束的固定发散角范围为1°至20°。

优选地，在本发明实施例提供的上述激光照明设备中，所述角度调整光学系统采用近双远心结构。

优选地，在本发明实施例提供的上述激光照明设备中，所述角度调整光学系统包括由第一双凸透镜、第二双凸透镜和第四弯月透镜组成的透镜组。