[实用新型]一种用于机器视觉的消散斑激光光源装置

说明书

本实用新型公开了一种用于机器视觉的消散斑激光光源装置，包括机械壳体和设于机械壳体内的半导体激光器，该半导体激光器的激光出口端设有激光扩束准直透镜，所述激光扩束准直透镜远离所述半导体激光器的一侧设有荧光粉光学元件、光束整形器和投影透镜，所述荧光粉光学元件、光束整形器和投影透镜均位于所述半导体激光器的激光光路上。本实用新型极大地减轻或一定程度上消除激光照明的散斑现象，达到改善机器视觉照明效果，提升展现图像细节的作用。

技术领域

本实用新型涉及机器视觉照明领域，特别是一种用于机器视觉的消散斑激光光源装置。

背景技术

在机器视觉领域中，激光照明光源是一种常用的照明光源，尤其在涉及结构光照明的机器视觉领域，激光光源相比于其它照明光源，激光具有更好的方向性，更容易在较大工作行程范围内形成精细的结构光激光照明效果，因此激光光源是一种常用的结构光光源，可用于人脸识别、三维扫描、结构光3D成像等领域。但激光由于其单色性强，波长带宽短，容易在物体表面形成干涉散斑效果。所述干涉散斑效果在图像上表现为激光照明区域的像素亮度值的无序起伏涨落的散斑图案，使得图像细节缺失。现有解决方案是在图像算法上引入平滑滤波算法，对散斑图案进行匀化处理，这种方法只能在一定程度上减轻散斑噪声，不能从本质上提升对图像的细节特征的识别能力，当激光结构光的宽度细到一定程度以后，该方案甚至有可能失效。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于机器视觉的消散斑激光光源装置，既可以保留激光光源的方向性，又能在一定程度上消除激光散斑。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于机器视觉的消散斑激光光源装置，包括机械壳体和设于机械壳体内的半导体激光器，该半导体激光器的激光出口端设有激光扩束准直透镜，所述激光扩束准直透镜远离所述半导体激光器的一侧设有荧光粉光学元件、光束整形器和投影透镜，所述荧光粉光学元件、光束整形器和投影透镜均位于所述半导体激光器的激光光路上。

半导体激光器发出激光，激光经激光扩束准直透镜扩束后，可以提高光束能量分布的均匀性，改善光斑质量，同时减少单位面积内荧光粉受到的激光照射能量。所述荧光粉光学元件为一块透明玻璃，在其表面均匀施涂并固化有荧光粉材料，该荧光分材料可将激光激励转换为其它波长的光，如蓝光激励的红光荧光粉CaAlSiN3:Eu2+，可将蓝光激励转换为红光输出，并且由于转换出来的红光具有更宽的带宽(还可将蓝光转换为黄光、绿光等多种新波长的激光)，可极大地减轻或消除原有激光的散斑现象，通过光束整形器将激光进行整形，形成特定结构光图案，通过投影透镜将整形输出的结构光图案透射到焦平面处，产生清晰的结构光图形。

进一步地，所述机械壳体呈“L”字形，所述荧光粉光学元件位于所述机械壳体的拐角处，所述半导体激光器和激光扩束准直透镜分别设置在所述机械壳体的一端长条内，所述光束整形器和投影透镜分别设置在所述机械壳体的另一端长条内。

该结构可以减少整个装置的长度，适用与对长度有限制的应用。

进一步地，所述荧光粉光学元件为反射式荧光粉光学元件，所述光束整形器为光束整形衍射学元件DOE，所述反射式荧光粉光学元件位于所述激光扩束准直透镜与所述光束整形衍射学元件DOE之间，且所述反射式荧光粉光学元件分别与所述激光扩束准直透镜、光束整形衍射学元件DOE呈45°角，所述光束整形衍射学元件DOE远离所述反射式荧光粉光学元件的一侧设有投影透镜。

采用反射式荧光粉光学元件，该元件采用表面镀有反射膜的光学玻璃或金属材料，并在表面均匀施涂有荧光粉材料，通过反射式荧光粉光学元件将激光反射到光束整形衍射学元件DOE上，光束整形衍射学元件DOE对激光进行整形，形成特定结构光图案，然后通过投影透镜将整形输出的结构光图案透射到焦平面处，产生清晰的结构光图形。

进一步地，所述反射式荧光粉光学元件为表面涂有荧光粉材料的反光玻璃或反光金属件。