[實用新型]基于VCSEL激光二極管的勻化及擴束結構

有效

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• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN207067545U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 羅玉輝;何兵
• 申請（專利權）人: 深圳新亮智能技術有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光電工程技術領域，尤其涉及一種基于VCSEL激光二極管的勻化及擴束及高斯光整形結構。

背景技術

現(xiàn)有技術通常是采用邊發(fā)射激光和單點激光光源，邊發(fā)射激光光束勻化困難，且勻化后有燥點，圖像不清晰。另外，單點激光光源，單點光功率密度高，容易傷害人或其它動物，特別是眼睛，如果單點激光光源需做光勻化需用毛玻璃片或是整形棱鏡或電機裝毛玻璃旋轉的方式來勻化，造成光形不均勻有燥點小角度不能做小，不能滿足于遠距離監(jiān)控需求，夜晚或高清、超清監(jiān)控看清人臉或其它細微特征需求，這種單點激光在光勻化過程中要靠電機帶動毛玻璃片旋轉來勻化光斑，這樣有兩個缺陷：一是電機處于不停的工作狀態(tài)，容易造成機械卡死，從而不能達到設計效果；二是多出了高性能高轉速電機，造成產(chǎn)品成本的上升。而且現(xiàn)有的邊發(fā)射激光二極管由于是單點發(fā)光，這樣在單點上光功率太高，熱量不能完全快速導至導體，造成光功率提升困難，或是芯片不能在-30至60度低溫或高溫環(huán)境下工作。另外，上述結構使得監(jiān)控范圍及監(jiān)控效果極其不好。

實用新型內(nèi)容

針對上述技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種光束質(zhì)量均勻、監(jiān)控效果好及成本低的基于VCSEL激光二極管的勻化和高斯光整形及擴束結構。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種基于VCSEL激光二極管的勻化及擴束結構，包括VCSEL激光二極管、雙凹擴束透鏡和雙凸聚焦透鏡；所述VCSEL激光二極管、雙凹擴束透鏡和雙凸聚焦透鏡由左至右依次分布，且三者的中心在同一直線上；所述VCSEL激光二極管和雙凹擴束透鏡兩者之間的距離固定不變，且所述雙凹擴束透鏡與雙凸聚焦透鏡之間的距離隨著雙凸聚焦透鏡的左右移動進行變化；所述VCSEL激光二極管包括激光芯片和分布在激光芯片上的多個點光源，多個點光源呈多點垂直陣列結構分布；多個點光源的發(fā)光面朝向雙凹擴束透鏡，且VCSEL激光二極管發(fā)光后先經(jīng)過雙凹擴束透鏡擴束做光束勻化和高斯光束整形后再經(jīng)過雙凸聚焦透鏡聚焦。

其中，所述雙凹擴束透鏡包括第一透鏡本體、第一內(nèi)凹部和第二內(nèi)凹部，所述第一內(nèi)凹部設置在第一透鏡本體的左側，所述第二內(nèi)凹部設置在第一透鏡本體的右側，第一內(nèi)凹部和第二內(nèi)凹部均向第一透鏡本體的中心凹陷，且所述第一內(nèi)凹部的第二內(nèi)凹部曲率半徑小于第二內(nèi)凹部的曲率半徑。

其中，所述雙凸聚焦透鏡包括第二透鏡本體和兩個外凸部，所述兩個外凸部對應設置在第二透鏡本體的左右兩側，且兩個外凸部的曲率半徑相同。

其中，所述第一透鏡本體的高度小于第二透鏡本體的高度。

本實用新型的有益效果是：與現(xiàn)有技術相比，本實用新型提供的基于VCSEL激光二極管的勻化及擴束結構，該結構包括VCSEL激光二極管、雙凹擴束透鏡和雙凸聚焦透鏡，VCSEL激光二極管發(fā)光后先經(jīng)過雙凹擴束透鏡擴束做光束勻化和高斯光束整形后再經(jīng)過雙凸聚焦透鏡聚焦，該結構利用VCSEL激光二極管發(fā)光進行雙凹擴束透鏡擴束勻化和高斯光束整形，然后利用雙凸聚焦透鏡再次聚焦或使光平行，從而使其原始發(fā)散角擴大或縮小幾倍，從而在照射遠距離時光密度增加，照射更遠的距離，在攝像機監(jiān)控近距離時把光束擴得更大，充分布滿攝像機屏幕，而獲得更大范圍的監(jiān)控效果；同時，因為VCSEL激光二極管是由多點垂直陣列組成后二次勻化，這樣做出來的光束質(zhì)量更均勻，消除了毛玻片旋轉時的磨砂點，使光束質(zhì)量更細膩，能滿足現(xiàn)有8K系列攝像機極高清的夜視細微特征捕捉或成像的監(jiān)控需求,可滿足高品質(zhì)成像的要求，如高清，超高清夜視攝像機，工業(yè)機器視覺。本新型在不降低透過率情況下使光束擴大或擴大2-3倍，從而改變最大角擴大2-3倍，最小角縮小2-3倍。從而滿足同時監(jiān)控遠距離和滿足近距離大范圍的監(jiān)控需求。

附圖說明

圖1為本實用新型中雙凹擴束透鏡的擴束示意圖；

圖2為本實用新型中光束處于發(fā)散角度最大狀態(tài)圖；

圖3為本實用新型中光束處于平行或聚焦狀態(tài)圖；

圖4為本實用新型中VCSEL激光二極管的結構示意圖。

主要元件符號說明如下：

10、VCSEL激光二極管11、雙凹擴束透鏡12、雙凸聚焦透鏡101、激光芯片102、點光源111、第一透鏡本體112、第一內(nèi)凹部113、第二內(nèi)凹部121、第二透鏡本體122、外凸部。

具體實施方式

為了更清楚地表述本實用新型，下面結合附圖對本實用新型作進一步地描述。