一种大景深的均匀线激光发生器制造技术

本发明专利技术属于激光领域，涉及一种大景深的均匀线激光发生器，主体结构包括N个发光光源和一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合，N≥2，N为正整数；在每个发光光源的光路方向上通过设置准直透镜和反射镜组合，使得不同的发光光源经过准直、反射或透射后到达同一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合，得到拥有不同聚焦位置的均匀线激光，扩展了聚焦位置的深度，从而达到扩展景深的目的；多光源变化线焦点位置，能够保持原有位置不动，从而重复性更好、精度更高；本发明专利技术主要应用在机器视觉光源方面，对复杂结构的深度测量、大深度高精度的器件探伤、高精度微观3D建模等方面有重大应用价值。模等方面有重大应用价值。模等方面有重大应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种大景深的均匀线激光发生器

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[0001]本专利技术属于激光领域，涉及一种大景深的均匀线激光发生器，该均匀线激光发生器的光源由多束同轴、同平面的激光线光源组成，并在不同位置聚焦，从而得到超大景深。

技术介绍
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[0002]线激光光源，指的是将激光点转化为一字线形式的激光光源。而均匀线激光光源，主要指用鲍威尔棱镜得到的点转线激光光源。均匀线光源应用广泛，常用在机器视觉，如铁路伤痕探测、手机尺寸测量、电子元件高度测量等。例如中国专利申请CN200710099445.X公开了一种激光三维景深获取的主动机构，包括有作为第一光源单元的二维激光测距仪、第二光源单元、第三光源单元、镜面转动单元以及基座；第一光源单元、第二光源单元和第三光源单元分别安装在具有等边三角形布局的三个支柱上，镜面转动单元安装在位于等边三角形重心G处设置的旋转轴上。本专利技术激光三维景深获取的主动机构采用二维激光测距仪不动，第二光源单元、第三光源单元的两个平面镜俯仰运动，能够形成三个出射角相同的光平面，通过旋转轴的转动，可以使三个光平面形成三个光区域，增大对三维景深信息的采集；中国专利申请CN201710087592.9公开了一种基于线激光扫描的手机外壳质量在线检测装置与方法；其装置包括传送装置、采集装置和计算机三个部分；所述传送装置包括传送导轨、电机、运动控制卡、光电传感器以及基座；所述采集装置包括光源控制器、线激光发生器、CCD相机和图像采集卡，图像采集卡用于从CCD相机获取图像；计算机通过数据线分别与传感器、图像采集卡以及运动控制卡连接，完成对检测装置的控制和检测算法的实现；通过在线重构手机外壳三维轮廓，与标准手机外壳轮廓进行比较来判断有无缺陷；实时在线检测手机外壳的凹陷、凸起以及轮廓变形等缺陷，具有快速、高效、稳定、智能的特点。
[0003]但目前市面上的均匀线激光光源，基本都是单个激光光源形成线激光，受激光传输基本原理及基本光学原理限制，其景深存在一个最大值，某些条件下，其景深大小不能满足实际应用需求。举例来说，波长为λ的激光，在距离为l远处，束腰大小小于ω时，其景深大小基本在
±
Z左右，但实际应用需求时，希望能达到大于
±
Z的情况。例如中国专利申请CN202010281988.9公开了一种超大景深3D线结构光源模组，包括外壳和LD座，其特征在于：还包括非球面镜座，非球面透镜，一字镜座，鲍威尔棱镜，激光二极管，锁环，锁紧顶丝，鲍威尔棱镜位于非球面透镜的右侧，并且非球面透镜位于激光二极管的右侧，LD座通过粘合胶与外壳的内壁固定连接，本专利技术涉及3D机器视觉
该超大景深3D线结构光源模组，4个锁紧顶丝均通过螺纹孔与LD座螺纹连接，并且均与激光二极管的表面相接触，定制的鲍威尔棱镜方案，满足激光线的高度均匀性，通过微调激光管锁紧顶丝，确保激光管和非球面透镜精密配合，保证光束指向性，充分利用激光二极管不同方向的输出特性以及优化光线聚焦特性，获得激光线的大景深。
[0004]即使存在单个光源线激光通过调节焦距得到不同位置的聚焦效果，也会由于调焦机构的误差，导致调焦不精准，或有所偏差。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的缺点，提供一种大景深的均匀线激光发生器，该均匀线激光发生器的光源由多束同轴、同平面的激光线光源组成，并在不同位置聚焦，从而得到超大景深。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种大景深的均匀线激光发生器，其主体结构包括N个发光光源和一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合，N≥2，N为正整数；在每个发光光源的光路方向上通过设置准直透镜和反射镜组合，具体为：在其中1个发光光源与鲍威尔棱镜或柱透镜组合之间设置M个反射镜，M≥1，M为正整数；在至少1个反射镜的左侧或右侧设置发光光源；每个发光光源与相邻的反射镜之间设置准直透镜，使得不同的发光光源经过准直、反射或透射后到达同一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合。N个发光光源发出的激光，经过鲍威尔棱镜或柱透镜组合后得到的线激光的束腰在不同位置处。
[0007]所述发光光源为半导体激光二极管、F封装的半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器、半导体耦合光纤输出的激光器或光纤激光器等激光光源。
[0008]所述N个发光光源的位置不同，光路不同。
[0009]所述准直透镜为单个非球面平凸透镜、或一个负透镜和一个正透镜组成的组合透镜，或一个负透镜和一个正透镜组成的胶合透镜，或多个柱透镜对光源快慢轴方向分别准直的组合。
[0010]所述鲍威尔棱镜或柱透镜组合用于将点激光转化为均匀的线激光。
[0011]所述柱透镜组合为平凹柱透镜和平凸柱透镜组合，平凹柱透镜的平面为光接收面，平凸柱透镜的凸面朝向平凹柱透镜的凹面，为光接收面；或一个平凸柱透镜，平面朝向出瞳一边、柱面朝向光源一边；或两个平凸柱透镜组合，两个柱面相对，平面朝外；或双凹柱透镜与平凸柱透镜组合等。
[0012]本专利技术与现有技术相比，提供的均匀线激光发生器由多个不同的光源通过同一个鲍威尔棱镜，组成同时拥有不同聚焦位置的线激光的光源，由于同时拥有多个不同聚焦位置的线，则在点亮不同光源分别得到线激光时，相比一个聚焦位置的线激光光源，扩展了聚焦位置的深度，从而达到扩展景深的目的，进而得到了一个大景深的线激光发生器；相比可调焦距的单个激光光源，多个激光光源能够实时完成焦点位置的变化，从而比调焦达到的速度快，且调焦机构由于螺纹或机械结构存在缝隙，容易导致聚焦位置偏差或位置不精准，故本专利技术多光源变化线焦点位置，能够保持原有位置不动，从而重复性更好、精度更高；同时，通过调节不同聚焦光束的夹角，能够得到有一定夹角的、聚焦在同一位置的线激光，从而与单一激光光源得到一条激光线相比，扩展了同时测量的面积。本专利技术主要应用在机器视觉光源方面，对复杂结构的深度测量、大深度高精度的器件探伤、高精度微观3D建模等方面有重大应用价值。
附图说明：
[0013]图1为本专利技术涉及的实施例1均匀线激光发生器的整体结构和光路原理示意图。
[0014]图2为本专利技术涉及的鲍威尔棱镜的整体结构原理示意图。
[0015]图3为本专利技术涉及的实施例1三路光源单独点亮时光路原理示意图。
[0016]图4为本专利技术涉及的均匀线激光发生器扇角方向光路原理示意图。
[0017]图5为本专利技术涉及的实施例5均匀线激光发生器的整体结构原理示意图。
[0018]图6为本专利技术涉及的反射角的位置原理示意图。
具体实施方式：
[0019]下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0020]实施例1：
[0021]本实施例涉及一种大景深的均匀线激光发生器，其主体结构包括第一发光光源1、第一准直透镜2、第一反射镜3、第二反射镜4、鲍威尔棱镜5、第二发光光源6、第二准直透镜7、第三发光光源8和第三准直透镜9，第一发光光源1发出激光光束，沿光束方向依次设置第一准直透镜2、第一发射镜3、第二反射镜4和鲍威尔棱镜5，第一发光光源1发出的激光光束先经第一准直透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大景深的均匀线激光发生器，其特征在于，主体结构包括N个发光光源和一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合，N≥2，N为正整数；在每个发光光源的光路方向上通过设置准直透镜和反射镜组合，使得不同的发光光源经过准直、反射或透射后到达同一个鲍威尔棱镜或柱透镜组合，N个发光光源发出的激光，经过鲍威尔棱镜或柱透镜组合后得到的线激光的束腰在不同位置处。2.根据权利要求1所述的大景深的均匀线激光发生器，其特征在于，在其中1个发光光源与鲍威尔棱镜或柱透镜组合之间设置M个反射镜，M≥1，M为正整数；在至少1个反射镜的左侧或右侧设置发光光源；每个发光光源与相邻的反射镜之间设置准直透镜。3.根据权利要求1所述的大景深的均匀线激光发生器，其特征在于，发光光源为半导体激光二极管、F封装的半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器、半导体耦合光纤输出的激光器或光纤激光器。4.根据权利要求1所述的大景深的均匀线激光发生器，其特征在于，准直透镜为单个非球面平凸透镜、或一个负透镜和一个正透镜组成的组合透镜，或一个负透镜和一个正透镜组成的胶合透镜，或多个柱透镜对光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炳涛，孙国文，尹春蕾，
申请(专利权)人：青岛大学威海创新研究院，
类型：发明
国别省市：