[发明专利]一种水下成像激光照明光斑匀化调节装置

说明书

本发明属于光学照明和成像技术领域，具体涉及一种水下成像激光照明光斑匀化调节装置。包括镜筒、设置在镜筒内且与镜筒同轴的第一固定块、第二固定块、第一圆环及第二圆环；第一固定块、第二固定块分别用于固定第一圆环及第二圆环，第一圆环与第二圆环分别用于固定两片微透镜；通过机械结构设计，采用四个自由度单独调节的方式有效的实现了两组微透镜间的相对轴距误差、相对旋转误差和相对平移误差(X、Y两方向的平面移动)的微动调节，保证了两组微透镜阵列光轴的严格对齐，调节精度高、调节方法简单、光斑质量好。

技术领域

本发明属于光学照明和成像技术领域，具体涉及一种使用双列微透镜阵列调节机构使水下成像中照明激光器输出光束匀化的装置。

背景技术

在水下成像时，水体对自然光存在强烈的吸收和散射，采用自然光作为照明光源时光的能量衰减大，传输距离短。因此在水下成像相机系统中，多采用激光光源进行照明。激光器直接出射的光斑服从高斯分布，能量分布不均匀，呈现中心能量大，边缘能量低的特征，采用这种光源进行照明，会影响水下相机的成像效果，无法直接使用，需要对激光直接出射的光斑进行整形为平顶光束，使其整个光斑的能量均匀分布。

目前应用比较广泛的解决方法有：二元衍射元件、空心导管和微透镜阵列等三种方法。由于微透镜阵列法具有光束匀化系统体积小、能量传输效率高、对输入光强分布不敏感等特点，而且还可实现一定的焦深等优点，所以该方法越来越多的应用到激光的匀化使用中。

常用的微透镜阵列法由两列串联的微透镜组合而成，这两列微透镜间必须有严格的相对位置关系，即在保证两透镜之间焦距的前提下，每个微小透镜单元需严格对齐。这就要求两微透镜要具有一定的调节机构来消除由于安装本体的加工装配等带来的误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下成像激光照明光斑匀化调节装置，通过机械结构设计，采用四个自由度单独调节的方式有效的实现了两组微透镜间的相对轴距误差、相对旋转误差和相对平移误差(X、Y两方向的平面移动)的微动调节，保证了两组微透镜阵列光轴的严格对齐，调节精度高、调节方法简单、光斑质量好。

本发明的技术解决方案是提供一种水下成像激光照明光斑匀化调节装置，其特殊之处在于：包括镜筒、设置在镜筒内且与镜筒同轴的第一固定块、第二固定块、第一圆环及第二圆环；第一固定块、第二固定块分别用于固定第一圆环及第二圆环，第一圆环与第二圆环分别用于固定两片微透镜；

还包括固定调节装置，上述固定调节装置包括第一紧定螺钉、第二紧定螺钉、调节螺杆及轴移螺杆；

上述第一固定块的中心具有椭圆形通孔，将椭圆形通孔的短轴方向定义为上下方向，椭圆形通孔的长轴方向定义为左右方向；

镜筒内壁设有孔槽，第一固定块左侧外壁与右侧外壁均为平面，并与镜筒中的孔槽平面贴合，孔槽上下两弧面间距大于第一固定块中上下两弧面间距；

上述第一圆环位于所述椭圆形通孔内部，椭圆形通孔的上部及下部与第一圆环的外圆紧密贴合；

第一紧定螺钉及第二紧定螺钉分别位于椭圆形通孔的短轴及长轴延长线上，第一紧定螺钉及第二紧定螺钉穿过镜筒，第一紧定螺钉及第二紧定螺钉头部分别顶紧第一圆环及第一固定块；

沿镜筒内壁周向还设有环形突起，第二固定块与所述环形突起的一个端面接触；上述轴移螺杆的一端依次穿过镜筒前端盖、第二固定块及环形突起通过轴用弹性挡圈限位在环形突起的另一端面；轴移螺杆的另一端接触镜筒前端盖；轴移螺杆与第二固定块螺纹连接；

第二固定块的中心开设有圆形通孔，第二圆环固定在所述圆形通孔内且能够沿圆形通孔的内壁周向旋转，第二圆环径向方向开有螺纹孔，第二固定块与镜筒上均开设有腰孔，调节螺杆穿过镜筒及第二固定块的腰孔与第二圆环上的螺纹孔固定。