一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，包括掃描激光器、分光鏡、凸微透鏡陣列、凹微透鏡陣列、第一聚集透鏡組、第二聚集透鏡組和激光探測器；掃描激光器發(fā)出的掃描激光束依次透過分光鏡、凸微透鏡陣列、凹微透鏡陣列和第一聚集透鏡組后聚集照射在探測目標上，探測目標漫反射回的激光再依次透過第一聚集透鏡組、凹微透鏡陣列和凸微透鏡陣列后并通過分光鏡反射至所述第二聚集透鏡組，再聚集到激光探測器像面上。本發(fā)明采用雙通道共光路，系統(tǒng)布局緊湊，具有小型化、輕量化的特點，且只需微米級的位移就能達到較大角度的掃描視場。
【專利說明】
一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于激光成像和光學技術領域，更具體地，涉及一種利用微透鏡陣列進行 掃描的激光成像光學系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 激光成像有著廣泛的用途，從國防、航空、航天等應用中的激光雷達、激光制導到 激光顯示、激光打印等。激光成像主要實現方式分為掃描式和非掃描式兩類。非掃描激光成 像系統(tǒng)在工作距離較遠時需要激光器發(fā)射功率很高，當激光脈沖能量有限時，為保證作用 距離，需要犧牲空間分辨率。掃描式激光成像技術是目前比較成熟的激光成像技術，但是， 傳統(tǒng)掃描成像系統(tǒng)體積大，功耗大，不能滿足激光三維成像傳感器微小化發(fā)展需求。

【發(fā)明內容】

[0003] 針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種利用微透鏡陣列進行掃描的激 光成像光學系統(tǒng)，旨在解決現有的掃描成像系統(tǒng)體積大且功耗大的問題。
[0004] 本發(fā)明提供了一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，包括掃描激光 器、分光鏡、凸微透鏡陣列、凹微透鏡陣列、第一聚集透鏡組、第二聚集透鏡組和激光探測 器;所述掃描激光器發(fā)出的掃描激光束依次透過分光鏡、所述凸微透鏡陣列、凹微透鏡陣列 和第一聚集透鏡組后聚集照射在探測目標上，所述探測目標漫反射回的激光再依次透過所 述第一聚集透鏡組、所述凹微透鏡陣列和所述凸微透鏡陣列后并通過所述分光鏡反射至所 述第二聚集透鏡組，再聚集到所述激光探測器像面上。
[0005] 更進一步地，所述凸微透鏡陣列為平凸型，所述凹微透鏡陣列為平凹型。
[0006] 更進一步地，工作時，所述凹微透鏡陣列根據探測目標的位置可移動。
[0007] 更進一步地，當未進行掃描時，所述凸微透鏡陣列和所述凹微透鏡陣列平行放置； 當凹微透鏡陣列相對于凸微透鏡陣列向上偏移時，偏移量不大于單個凹微透鏡半徑；當凹 微透鏡陣列相對于凸微透鏡陣列向下偏移時，偏移量不大于單個凹微透鏡半徑。
[0008] 本發(fā)明提供的利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，雙通道共光路，系 統(tǒng)布局緊湊，具有小型化、輕量化的特點，且只需微米級的位移就能達到較大角度的掃描視 場。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實施例提供的利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)的結構 示意圖。
[0010] 圖2是伽利略望遠系統(tǒng)轉向原理圖。
[0011] 圖3為本發(fā)明實施例提供的當負微透鏡陣列向上產生微位移時掃描激光產生向下 偏轉的示意圖。
[0012] 圖4為本發(fā)明實施例提供的當負微透鏡陣列向下產生微位移時掃描激光產生向上 偏轉的示意圖。
[0013]圖中：1為掃描激光器，2為分光鏡，3為凸微透鏡陣列，4為凹微透鏡陣列，5為第一 聚集透鏡組，6為第二聚集透鏡組，7為激光探測器。
【具體實施方式】
[0014] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0015] 本發(fā)明的目的就是要提供一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，該 掃描光學系統(tǒng)具有體積小、掃描位移小、掃描角度大等特點。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明提供的利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)包括掃 描激光器1、分光鏡2、凸微透鏡陣列3、凹微透鏡陣列4、第一聚集透鏡組5、第二聚集透鏡組6 和激光探測器7;其中，掃描激光器1發(fā)出的掃描激光束透過分光鏡2、凸微透鏡陣列3、凹微 透鏡陣列4和第一聚集透鏡組5，聚集照射在探測目標上，探測目標漫反射回的激光再透過 第一聚集透鏡組5、凹微透鏡陣列4和凸微透鏡陣列3,并通過分光鏡2反射至第二聚集透鏡 組6，最終聚集到激光探測器7像面上。
[0017]在本發(fā)明實施例中，微鏡陣列掃描是基于伽利略望遠系統(tǒng)的光束轉向實現的，圖2 示出了伽利略望遠系統(tǒng)轉向原理圖；光束從左方入射。L1為正透鏡，L2為負透鏡，1^與1^的焦 距分別為fi和5。若1^相對于1^產生位移ΛΧ，由幾何光學原理可得出出射光束偏轉角為： L0018」
本發(fā)明提供的利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，雙通道共光路，系 統(tǒng)布局緊湊，具有小型化、輕量化的特點，且只需微米級的位移就能達到較大角度的掃描視 場。
[0019] 為了更進一步的說明本發(fā)明實施例提供的利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像 光學系統(tǒng)，現結合附圖1、附圖3和附圖4以及具體實例詳述如下：
[0020] 利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)包括:掃描激光器1、分光鏡2、凸微 透鏡陣列3、凹微透鏡陣列4、第一聚集透鏡組5、第二聚集透鏡組6和激光探測器7。掃描激光 器1發(fā)出的掃描激光束透過分光鏡2、凸微透鏡陣列3、凹微透鏡陣列4和第一聚集透鏡組5， 聚集照射在探測目標上，探測目標漫反射回的激光再透過第一聚集透鏡組5、凹微透鏡陣列 4和凸微透鏡陣列3,并通過分光鏡2反射至第二聚集透鏡組6,最終聚集到激光探測器7像面 上。
[0021 ]在本發(fā)明實施例中，凸微透鏡陣列3其型式為平凸型，凹微透鏡陣列4其型式為平 凹型。
[0022]在本發(fā)明實施例中，凸微透鏡陣列3和凹微透鏡陣列4為了方便和可視化，均只以 三個微透鏡剖面表示微透鏡陣列，微透鏡陣列尺寸由掃描激光器輸出光斑大小決定，其單 個微透鏡尺寸均為Φ IOOum左右。
[0023]在本發(fā)明實施例中，凸微透鏡陣列3和凹微透鏡陣列4,在系統(tǒng)未進行掃描時，凸微 透鏡陣列3和凹微透鏡陣列4平行放置，此時掃描激光束聚集在正前方，其結構示意如附圖1 所示；當凹微透鏡陣列4相對于凸微透鏡陣列3向上偏移時(偏移量不大于單個凹微透鏡半 徑），此時掃描激光束聚集向下方偏移(聚集點偏移量與凹透鏡偏移量成正比），其結構示意 如附圖3所示；當凹微透鏡陣列4相對于凸微透鏡陣列3向下偏移時(偏移量不大于單個凹微 透鏡半徑），此時掃描激光束聚集向上方偏移(聚集點偏移量與凹透鏡偏移量成正比），其結 構示意如附圖4所示。
[0024]在本發(fā)明實施例中，第一聚集透鏡組5為普通聚焦透鏡，其焦距由激光成像系統(tǒng)的 探測距離來確定，第二聚集透鏡組6也為普通聚焦透鏡，其焦距由系統(tǒng)中激光探測器7的位 置來確定。
[0025]在本發(fā)明實施例中，掃描激光器1和激光探測器7均為比較成熟的技術，在此不再 贅述其結構，例如，掃描激光器1可以采用北京時代卓易公司生產的PCLT-301半導體栗浦 Nd:YAG固體激光器。激光探測器7可以采用Laser Components公司生產的IAE080X光電探測 器。
[0026]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含 在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種利用微透鏡陣列進行掃描的激光成像光學系統(tǒng)，其特征在于，包括掃描激光器 (1)、分光鏡(2)、凸微透鏡陣列（3)、凹微透鏡陣列(4)、第一聚集透鏡組(5)、第二聚集透鏡 組(6)和激光探測器(7); 所述掃描激光器（1)發(fā)出的掃描激光束依次透過分光鏡(2)、所述凸微透鏡陣列（3)、凹 微透鏡陣列(4)和第一聚集透鏡組(5)后聚集照射在探測目標上，所述探測目標漫反射回的 激光再依次透過所述第一聚集透鏡組(5)、所述凹微透鏡陣列(4)和所述凸微透鏡陣列（3) 后并通過所述分光鏡(2)反射至所述第二聚集透鏡組(6)，再聚集到所述激光探測器(7)像 面上。2. 如權利要求1所述的激光成像光學系統(tǒng)，其特征在于，所述凸微透鏡陣列（3)為平凸 型，所述凹微透鏡陣列(4)為平凹型。3. 如權利要求1或2所述的激光成像光學系統(tǒng)，其特征在于，工作時，所述凹微透鏡陣列 (4)根據探測目標的位置可移動。4. 如權利要求3所述的激光成像光學系統(tǒng)，其特征在于，當未進行掃描時，所述凸微透 鏡陣列(3)和所述凹微透鏡陣列(4)平行放置；當凹微透鏡陣列(4)相對于凸微透鏡陣列（3) 向上偏移時，偏移量不大于單個凹微透鏡半徑；當凹微透鏡陣列（4)相對于凸微透鏡陣列 (3)向下偏移時，偏移量不大于單個凹微透鏡半徑。
【文檔編號】G02B27/00GK105842847SQ201610388407
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】李寧, 涂遠江, 周奐斌, 桂宏凡, 楊長英, 周輝, 馬柯
【申請人】湖北三江航天萬峰科技發(fā)展有限公司