[發明專利]能夠抑制散斑的激光照明光路結構

在審

• 申請號: 201710551728.7
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107367846A
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 徐濤;梅雨;理玉龍;王峰;彭曉世
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙)50216
• 代理人: 龍玉洪

技術領域

本發明涉及激光照明成像設備技術領域，具體涉及一種能夠抑制散斑的激光照明光路結構。

背景技術

相比于普通光源，激光具備單色性好、方向性好及相干性高等特點，使用激光對目標物體進行主動照明，可有效提高后續成像系統在低照度背景光環境下對暗目標及小目標的分辨識別能力。

特別是在超高速成像過程中，使用激光照明可使成像系統捕獲功率密度足夠大的物體反射或散射光，使得目標物成像清晰且能明顯抑制環境本底的干擾。然而，由于具備很高的相干性，激光照明目標物時，物表面并非理想鏡面反射，其粗糙程度遠大于光波長，物表面相近的不同位置上反射的激光具備一定的干涉條件，即會形成散斑現象，物表面的許多具體細節被散斑覆蓋從而造成成像信息丟失。

另外，在許多必須使用光纖傳光照明的場合，由于多模光纖的模式眾多，模式間傳播激光時滿足一定的干涉條件，也會在光纖輸出端帶入明顯的散斑。為解決散斑問題，當前主要采用了如下一些方法，如使用能轉動的隨機相位屏、振動光纖、使用多種光纖以不同角度和不同偏振狀態入射照明區域等，或者使用運動漫反射體進行時間平均，但這些方法均不能適應超高速成像過程，有些甚至會影響返回光的相干性。因此，需要發展一種在不影響照明激光相干性的條件下、能適用于高速成像過程的、能夠抑制散斑的激光照明光路結構。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種能夠抑制散斑的激光照明光路結構，可在不影響激光相干性的情況下，抑制并勻化激光散斑，適合高速成像。

其技術方案如下：

一種能夠抑制散斑的激光照明光路結構，其關鍵在于：包括均呈中空結構的調節筒和固定筒，所述調節筒前后兩端敞口，在其前端敞口位置安裝有光闌成像鏡筒，所述光闌成像鏡筒的前端具有成像鏡頭，調節筒的后端與固定筒連接；

所述固定筒的后端穿設有傳光束，所述傳光束由至少兩根長度一致的多模光纖組成，其傳光束出口端伸入固定筒內，所述固定筒內在傳光束的出射光路上設有傳光束耦合鏡；

所述固定筒內靠近前端的位置豎直設有光闌，光闌處于成像鏡頭的一倍焦面和二倍焦面之間，所述光闌上的光闌孔處于傳光束和傳光束耦合鏡所組成光學系統的出瞳位置，且光闌孔的尺寸小于或等于該光學系統的出瞳尺寸。

采用以上結構，照明激光從傳光束入口端進入，并從傳光束出口端后經傳光束耦合鏡耦合，通過光闌成像鏡筒成像到其像方空間，并使光闌的像面成像到待照明區域，形成瞳對窗的照明效果，有效的勻化了各個多模光纖帶入的散斑，同時多模光纖帶入的散斑在照明區域內的粗糙反射面附近形成多種散斑場，該結構使得散斑場疊加從而降低了散斑的對比度，從而改善反射面的成像效果，保持激光相干性的同時，結構穩定，適合主動照明的高速成像。

作為優選：所述光闌成像鏡筒、調節筒和固定筒均呈圓柱狀，且光闌成像鏡筒的外徑與調節筒的內徑相適應，調節筒的外徑小于固定筒內徑。采用以上結構，便于通過三者的軸線來對正安裝固定。

作為優選：所述固定筒的后端呈錐筒狀結構，其內徑沿遠離調節筒的方向逐漸減小，所述傳光束耦合鏡通過耦合鏡外框安裝在固定筒內靠近后端的位置。采用以上結構，可有效確保傳光束耦合鏡的穩定性，并且對其起到一定保護作用。

作為優選：所述調節筒的底部沿其軸向設有滑槽，所述光闌成像鏡筒的底部固設有與所述滑槽相適應的導軌，所述導軌嵌入滑槽中，并可沿其滑動。采用以上結構，通過導軌在滑槽內滑動，從而帶動光闌成像鏡筒移動，調整成像鏡頭與光闌之間的間距，從而調整光闌的成像倍數和成像距離，適應不同的需求。

作為優選：所述調節筒前端端部對應導軌的位置固設有調節頭，所述調節頭上可轉動地設有調節手輪，調節手輪的調節軸正對導軌底部的位置套設有齒輪，所述導軌底壁沿其軸向設有與能夠與所述齒輪嚙合的嚙合齒。采用以上方案，通過調節手輪可以更穩定更準確的移動成像鏡頭，提高結構的可靠性。

作為優選：所述多模光纖采用熔石英制成。采用以上結構，可以滿徐紫外激光的照明需求，以及可以獲得較高的傳輸效率。

作為優選：所述固定筒的側壁前端設有圓形的沉臺，所述光闌嵌設在該沉臺上，并與沉臺的臺階面抵接，所述調節筒側壁后端端部具有水平向外延伸的凸緣，所述凸緣與沉臺的大小相適應，凸緣嵌入所述沉臺中，并與光闌抵接。采用以上結構，可使光闌安裝更穩定，進一步防止瞬時振動帶來的影響，提高裝置的穩定性。

與現有技術相比，本發明的有益效果：