[发明专利]一种可自动检焦的激光扩束系统以及其检焦方法

说明书

本发明公开一种可自动检焦的激光扩束系统以及检焦方法，所述可自动检焦的激光扩束系统包括检测光源、分光装置、参考光源、激光扩束装置、带孔遮光板和成像装置；检测光源与参考光源发出的平行光通过分光装置后共光路，经激光扩束装置，由于激光扩束装置的出射面为自准直面，所述自准直面上镀有分光膜，分光膜透射参考光、反射检测光，被反射的检测光，经带孔遮光板，成像于成像装置，根据孔的成像情况分析激光扩束系统的准直性，该方案解决了在激光扩束系统使用过程中出射光的准直性判断困难的问题，实现了实时监测激光扩束系统出射光的准直性，同时还可以在激光扩束系统的出射光被要求需要在某一定点处汇聚时，此光路仍可实时标定其目标的准确性。

技术领域

本发明涉及光学检测领域，尤其涉及一种可自动检焦的激光扩束系统以及其检焦方法。

背景技术

激光扩束系统在工业、医疗、军事等方面具有广泛的应用，目前对激光扩束系统出射光的准直性要求越来越高，也有些扩束系统并非需要出射准直光，可根据需要汇聚或发散。

现有的激光扩束系统均为只能实现扩束功能的系统，但在激光扩束系统使用过程中，如何能够对其出射光的准直性或对所述激光扩束系统的特定目标标定的情况进行判断并实时检测、同时能检测出离焦方向和离焦量是一个技术难题。

发明内容

本发明提供一种可自动检焦的激光扩束系统以及其检焦方法，解决现有技术对激光扩束系统中出射光的准直性或对所述激光扩束系统的特定目标标定的情况判断并实时监测困难的技术问题，本发明在原有的激光扩束系统上，通过将带孔遮光板成像于成像装置，根据成像位置分析激光扩束系统的准直性或对激光扩束系统的特定目标标定的情况，本发明可实现原有的激光扩束功能，并可实时监测其出射光的准直性以及检测出离焦方向、离焦量。

为实现上述目的，本发明提出了一种可自动检焦的激光扩束系统以及其检焦方法，包括：

检测光源，分光装置，参考光源，激光扩束装置，带孔遮光板，成像装置，以上所述的光学器件相互之间都是光路连接；

所述激光扩束装置出射面为自准直面，在自准直面上镀有分光膜，所述镀有分光膜的自准直面是为了透射参考光源光谱，反射检测光源光谱，参考光作为激光扩束系统的出射光，而被反射的检测光沿原光路返回，随后通过对带孔遮光板中孔的成像情况判断参考光的准直情况；

参考光源与检测光源发出的平行光经分光装置后共光路，共同经激光扩束装置，在激光扩束装置的出射面处参考光被透射，检测光被反射，所述分光装置是为了让参考光和检测光共光路，同时也可以有分光的作用；

被激光扩束装置反射的检测光，经带孔遮光板，在成像装置上成像，根据孔的成像情况判断经激光扩束系统的参考光的准直情况，所述带孔遮光板上的孔为透光部分，其余部分起到遮光作用，在成像装置上通过对带孔遮光板上的孔成像，并获得成像情况；

当激光扩束系统的出射光准直状态或者准直状态的目标标定位置准确时，孔经过成像装置成像后应该为沿光轴上的一点，成像位置为准直像面位置；若激光扩束系统的出射光线不准直或准直状态的目标标定位置有误，则像面位置会产生离焦，孔径过成像装置成像后不为一点，若此时像面位置在准直像面位置之前，即称像面位置在离焦方向为焦平面前时的像面位置，若像面位置在准直像面位置之后，即称像面位置在离焦方向为焦平面后时的像面位置，根据像面位置可得离焦方向，且判断准直情况或者激光扩束系统的目标标定位置情况，并且根据孔的成像大小，计算出离焦量。

进一步地，所述分光装置包括第一分光装置与第二分光装置，检测光经第一分光装置透射，经第二分光装置反射，随后与参考光共光路，在激光扩束装置处检测光被反射，被反射后经第二分光装置反射，经第一分光装置反射，再经带孔遮光板，将带孔遮光板上的孔成像于成像装置。

进一步地，所述第一分光装置为半反半透分光棱镜。

进一步地，所述第一分光装置包括起偏器、偏振分光凌镜、1/4波片。