【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光分束器领域，涉及一种采用衍射元件实现数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置。
技术介绍
1、激光分束是将一束激光转换为规则或不规则的阵列光斑，以近似平均的比例实现光能量的重新分配。激光阵列光斑能够应用于多目标定位、区域扫描、光学测量等军用领域，也能应用于场景美化、户外宣传等民用领域。
2、激光分束的一种方案是将激光照射到微透镜阵列上，使入射光通过各个微透镜单元分别聚焦，从而在微透镜焦面上形成阵列光斑，或者利用望远镜阵列将入射光按照子孔径进行分割，在目标平面上形成阵列光斑。这种方案基于传统的几何光学理论，对激光能量的利用率不高，也不能做到点阵数量可变和能量均匀分布。
3、激光分束的另一种方案是采用衍射元件，通过对入射激光进行相位调制，控制光波在目标平面相干合成，几乎可以得到任意分布的阵列光斑。这种方案能够有效利用激光能量，具有较小的杂光系数。然而在改变光斑阵列的数量和大小时，需要对衍射元件进行更换，造成其结构形式复杂，操作繁琐，可靠性低。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：提供一种阵列光斑投射装置，能够调节阵列光斑数量和大小，其结构简单能够实现小型化，而且操作简单，具有较高的可靠性。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，包括装置主体11、分束组件12、可变矩形光阑组件13、投射组件14四部分。
5、所述装
6、所述分束组件12包括一个能够对入射激光进行相位调制的衍射元件以及用于将该衍射元件固定在装置主体内的支撑结构。
7、所述可变矩形光阑组件包括一个可调节大小的矩形光阑片以及调节机构。调节结构为一种拨片，调节拨片能够改变矩形光阑片通光口径大小。
8、所述投射组件包括一组透镜以及用于支撑和调节的机构。支撑机构用于安装透镜，使得各透镜保持同心且具有固定的间隔。调节机构为一种手轮，使得各透镜作为一个整体沿着光轴方向前后移动。
9、所述装置主体内安装上述各组件，所有组件保持同心，均安装于装置主体的机械轴上。分束组件与进光口的距离无严格要求。可变矩形光阑组件与分束组件的距离关系是矩形光阑片位于衍射元件的像面上。投射光路与可变矩形光阑组件的距离关系是矩形光阑片位于投射组件的物面上。投射组件与出光口的距离无严格要求。
10、本专利技术的使用方法为：将激光从进光口入射到装置主体内，入射角度以垂直于进光口为最佳，在±1.5°范围内的小角度偏差不会对出射光斑质量产生较大的影响。可以增加额外的配件对本装置进行固定，以保持出射光斑质量稳定。装置主体外的拨片和手轮可以独立调节，调节拨片用于改变出射光斑阵列的数量，分别向相反的两个方向拨动，可以使光斑阵列数量变多或者变少；调节手轮用于改变出射光斑阵列的大小，分别向两个相反的方向转动，可以使光斑阵列变大或者变小。
11、(三)有益效果
12、上述技术方案所提供的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，将入射的一束激光分束为阵列光斑，增加了用以对投射光斑进行调节的拨片和手轮，仅通过调节拨片和手轮，就能够改变光斑阵列的数量和大小；该装置体积小、重量轻，操作简单，可靠性高，具有较高的使用价值。
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1.一种数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，包括：装置主体(11)、分束组件(12)、可变矩形光阑组件(13)和投射组件(14)，装置主体(11)为筒形，两端分别为进光口和出光口，沿着光路的传播方向，装置主体(11)内依次安装分束组件(12)、可变矩形光阑组件(13)和投射组件(14)；分束组件(12)包括一个能够对入射激光进行相位调制的衍射元件以及用于将该衍射元件固定在装置主体(11)内的支撑结构；可变矩形光阑组件(13)包括一个可调节大小的矩形光阑片以及调节机构，调节结构为拨片(21)，调节拨片能够改变矩形光阑片通光口径大小；投射组件(14)包括一组透镜以及用于透镜支撑和调节的机构，支撑机构用于安装透镜，并使得各透镜保持同心且满足设定的间隔，调节机构为手轮(22)，使得各透镜作为一个整体沿着光轴方向前后移动。
2.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述拨片(21)和手轮(22)设置在装置主体(11)外部。
3.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述分束组件(12)、可变矩
4.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述衍射元件为具有表面浮雕结构的透射型光学元件，浮雕结构的起伏与波长在同一量级，通过激光直写或掩模套刻在平板玻璃表面加工得到；衍射元件通过对入射光束的相位进行调制，改变出射光束的能量分布，形成阵列光斑。
5.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述可变矩形光阑组件(13)包括1个固定座(41)、1个转动盘(42)、2个矩形光阑片(43)、1个光阑压圈(44)、1个拨杆(45)、2个导向销钉(46)、2个插销(47)；固定座(41)是中心开有1个边长为10mm的方形孔的圆形支架；转动盘(42)是中心开有1个边长为10mm的方形孔、2个曲线槽的圆形薄片；矩形光阑片(43)是外轮廓为圆形、内部有一个半矩形开孔、2个导槽B和铆接2个导钉销钉(46)的圆形薄片；光阑压圈(44)是中心开有1个边长为10mm的方形孔的圆形薄片；
6.如权利要求5所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述投射组件(14)包括同轴布置的三片透镜，由前至后依次为双凸正透镜(51)、双凹负透镜(52)和平凸正透镜(53)。
7.如权利要求6所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述双凸正透镜(51)材质为H-K9L，前表面半径为0.6429mm，后表面半径为-0.9838mm，前、后表面口径均为0.45mm，厚度为0.109mm。
8.如权利要求7所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述双凹负透镜(52)材质为H-ZF6，前表面半径为-0.5385mm，后表面半径为0.5192mm，前、后表面口径均为0.45mm，厚度为0.052mm。
9.如权利要求8所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述平凸正透镜(53)材质为H-K9L，前表面为平面，后表面半径为-0.7831mm，前表面口径均为0.53mm，后表面口径均为0.56mm，厚度为0.109mm。
10.如权利要求9所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述双凸正透镜(51)和双凹负透镜(52)之间的距离为0.041mm，双凹负透镜(52)和平凸正透镜(53)之间的距离为0.272mm。
...【技术特征摘要】
1.一种数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，包括：装置主体(11)、分束组件(12)、可变矩形光阑组件(13)和投射组件(14)，装置主体(11)为筒形，两端分别为进光口和出光口，沿着光路的传播方向，装置主体(11)内依次安装分束组件(12)、可变矩形光阑组件(13)和投射组件(14)；分束组件(12)包括一个能够对入射激光进行相位调制的衍射元件以及用于将该衍射元件固定在装置主体(11)内的支撑结构；可变矩形光阑组件(13)包括一个可调节大小的矩形光阑片以及调节机构，调节结构为拨片(21)，调节拨片能够改变矩形光阑片通光口径大小；投射组件(14)包括一组透镜以及用于透镜支撑和调节的机构，支撑机构用于安装透镜，并使得各透镜保持同心且满足设定的间隔，调节机构为手轮(22)，使得各透镜作为一个整体沿着光轴方向前后移动。
2.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述拨片(21)和手轮(22)设置在装置主体(11)外部。
3.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述分束组件(12)、可变矩形光阑组件(13)和投射组件(14)均位于装置主体(11)的机械轴上。
4.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述衍射元件为具有表面浮雕结构的透射型光学元件，浮雕结构的起伏与波长在同一量级，通过激光直写或掩模套刻在平板玻璃表面加工得到；衍射元件通过对入射光束的相位进行调制，改变出射光束的能量分布，形成阵列光斑。
5.如权利要求1所述的数量和大小可变的激光阵列光斑投射装置，其特征在于，所述可变矩形光阑组件(13)包括1个固定座(41)、1个转动盘(42)、2个矩形光阑片(43)、1个光...
【专利技术属性】
技术研发人员：周珂，李超良，强华，常伟军，杨子建，张茗璇，谢国兵，郭羽，任元斌，薛驰，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：
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