]激光器選型為發(fā)散光激光器(如半導(dǎo)體激光器)，激光器發(fā)出的激光光斑，由于θχ和Θ y的影響，其光斑的X方向尺寸dx和Y方向尺寸dy具備一定的區(qū)別，例如半導(dǎo)體激光器的 dx 和 dy 區(qū)別很大，dx=Lx+tan ( θ χ/2) X 2XD，dy=Ly+tan ( Θ y/2) X 2XD，式中 D 為激光光斑測試位置與激光器發(fā)光位置之間的距離。
[0024]為實(shí)現(xiàn)良好的汽車霧燈照明效果，需要針對上述半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)針對性的進(jìn)行衍射光學(xué)元件設(shè)計。
[0025]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能1:由于θ X和Θ y以及Lx和Ly的影響，X和Y方向的真實(shí)的球面波匯聚焦點(diǎn)并不位于激光器發(fā)光面上，而是沿著球面波反向傳播的交點(diǎn)，如圖所示其X方向和Y方向的聚焦點(diǎn)到衍射光學(xué)元件的距離分別是fx和fy。衍射光學(xué)元件內(nèi)部的X方向具備對θ X角度進(jìn)行壓縮(類似于一個焦距為fx的透鏡系統(tǒng))，衍射光學(xué)元件內(nèi)部的1方向具備對Θ y角度進(jìn)行壓縮(類似于一個焦距為fy的透鏡系統(tǒng))，發(fā)散光激光器的光束經(jīng)過該衍射光學(xué)元件調(diào)制后形成X、Y方向的光束發(fā)散角均勻化，Θ0Χ和0oy比例約為1:1，以用于實(shí)現(xiàn)后續(xù)霧燈光場處理需要。
[0026]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能2:設(shè)計融入了同時針對dx和dy的均勻化處理設(shè)計，假設(shè)dx小于dy，衍射光學(xué)元件內(nèi)部的X方向具備對dx進(jìn)行尺寸處理(類似于一個尺寸為dx的透鏡)，衍射光學(xué)元件內(nèi)部的y方向具備對dy進(jìn)行尺寸處理(類似于一個尺寸為dy的透鏡)，激光器的光束經(jīng)過該衍射光學(xué)元件調(diào)制后形成X、Y方向的光束尺寸均勻化，例如半導(dǎo)體激光器的使用，在衍射光學(xué)元件處理前，半導(dǎo)體激光發(fā)光尺寸X和Υ方向的比例情況:dx:dy=100:l，經(jīng)過衍射光學(xué)元件參數(shù)的良好設(shè)計，dx:dy=4:l，顯著改善了光斑尺寸的比例，以用于實(shí)現(xiàn)后續(xù)霧燈光場需要。
[0027]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能3:在功能1和功能2的基礎(chǔ)上，衍射光學(xué)元件對光束進(jìn)行再次的相位調(diào)制，基于功能1和功能2的激光的優(yōu)化處理結(jié)果以及所需霧燈光場的需要，發(fā)散光的波前為球面波方式，本發(fā)明專利的衍射光學(xué)元件針對球面波的波前相位分布進(jìn)行光學(xué)傅里葉傳播的迭代分析，通過對光場的相位進(jìn)行調(diào)制，出射光場的衍射、干涉效果實(shí)現(xiàn)所需要的霧燈效果。
[0028]實(shí)施例2
激光器選型為準(zhǔn)直平行光激光器，所發(fā)出的激光，其X方向發(fā)散角θ X和γ方向發(fā)散角Θ y角度非常小，都是很小的近似于0的角度，激光光束呈現(xiàn)平行光的傳播方式，其波前為平面波。
[0029]激光器選型為準(zhǔn)直平行光激光器，激光器發(fā)出的激光，其X方向尺寸dx和Y方向尺寸dy具備一定的區(qū)別，例如經(jīng)過非球面透鏡發(fā)散角壓縮的半導(dǎo)體激光器的dx和dy具備區(qū)別，dx:dy=l:5ο
[0030]為實(shí)現(xiàn)良好的汽車霧燈照明效果，需要針對上述半導(dǎo)體激光器的特點(diǎn)針對性的進(jìn)行衍射光學(xué)元件設(shè)計。
[0031]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能1:設(shè)計融入了針對平面波的設(shè)計，Θ X和Θ y都是很小的近似于0的角度，衍射光學(xué)元件根據(jù)該特點(diǎn)進(jìn)行X和Y方向相同的平面波相位處理。
[0032]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能2:設(shè)計融入了同時針對dx和dy的均勻化處理設(shè)計，衍射光學(xué)元件內(nèi)部的X方向具備對dx進(jìn)行尺寸處理(類似于一個尺寸為dx的透鏡)，衍射光學(xué)元件內(nèi)部的y方向具備對dy進(jìn)行尺寸處理(類似于一個尺寸為dy的透鏡)，激光器的光束經(jīng)過該衍射光學(xué)元件調(diào)制后形成X、Y方向的光束尺寸均勻化，例如經(jīng)過非球面透鏡發(fā)散角壓縮的650nm半導(dǎo)體激光器，在衍射光學(xué)元件處理前，半導(dǎo)體激光發(fā)光尺寸X和
Y方向的比例情況:dx:dy=l:5，經(jīng)過衍射光學(xué)元件處理后，在10mm距離處光斑可實(shí)現(xiàn)dx:dy=l:l，顯著改善了光斑尺寸的比例，以用于實(shí)現(xiàn)后續(xù)霧燈光場需要。
[0033]本實(shí)施例中的衍射光學(xué)元件的功能3:在功能1和功能2的基礎(chǔ)上，衍射光學(xué)元件對光束進(jìn)行再次的相位調(diào)制，基于功能1和功能2的激光的優(yōu)化處理結(jié)果以及所需霧燈光場的需要，準(zhǔn)直平行光的波前面波方式，本發(fā)明專利的衍射光學(xué)元件針對平面波的波前相位分布進(jìn)行光學(xué)傅里葉傳播的迭代分析，通過對光場的相位進(jìn)行調(diào)制，出射光場的衍射、干涉效果實(shí)現(xiàn)所需要的霧燈效果。
【主權(quán)項】
1.一種使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:其包括一激光照射光源和一衍射光學(xué)元件，所述激光照射光源為發(fā)散光源或準(zhǔn)直平行光源；所述衍射光學(xué)元件為針對激光照射光源的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計的衍射光學(xué)元件，其用于實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)所需的光場分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光照射光源為準(zhǔn)直平行光源，其激光光場波前為平面波或近似平面波。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光照射光源為發(fā)散光源，其激光光場波前為球面波。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件具備對入射光場的X和Y方向發(fā)散角分別調(diào)至處理的功能，將入射光場的發(fā)散角進(jìn)行均勻化處理，實(shí)現(xiàn)所需汽車霧燈圖案的異形光場的設(shè)計優(yōu)化，光源照射衍射光學(xué)元件后，形成具備整體光學(xué)系統(tǒng)需要的特定發(fā)散角的光場。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件具備對入射光場的X和Y方向的發(fā)光尺寸分別調(diào)至處理的功能，將入射光場的發(fā)光尺寸進(jìn)行均勻化處理，實(shí)現(xiàn)所需汽車霧燈圖案的異形光場的設(shè)計優(yōu)化，光源照射衍射光學(xué)元件后，形成具備整體光學(xué)系統(tǒng)需要的特定發(fā)光尺寸的光場。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件具備針對入射光場的波前特性進(jìn)行相位調(diào)制的設(shè)計，將入射光場的波前相位進(jìn)行調(diào)至處理，實(shí)現(xiàn)所需汽車霧燈圖案的異形光場的設(shè)計優(yōu)化。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述激光照射光源與衍射光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)所需汽車霧燈圖案的異形光場的設(shè)計，光源照射衍射光學(xué)元件后，形成具備整體光學(xué)系統(tǒng)需要的特定光強(qiáng)分布、特定發(fā)散角的光場。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件為菲涅爾衍射光學(xué)元件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件為夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種使用衍射光學(xué)元件和激光器結(jié)合的激光汽車霧燈光學(xué)系統(tǒng)，包括一激光照射光源和一衍射光學(xué)元件，激光照射光源為發(fā)散光源或準(zhǔn)直平行光源；衍射光學(xué)元件為針對激光照射光源的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計的衍射光學(xué)元件，其用于實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)所需的光場分布。本發(fā)明的衍射光學(xué)元件具備體積小、安裝簡單、成本低的特點(diǎn)，可大幅度的縮小光學(xué)系統(tǒng)的體積，降低光學(xué)產(chǎn)品的成本；同時衍射光學(xué)元件具備光學(xué)指標(biāo)容差較大，通光區(qū)域的細(xì)小灰塵、臟污對異形光場的影響很小，對應(yīng)用環(huán)境的要求較低，可適應(yīng)復(fù)雜多樣的應(yīng)用環(huán)境，完全實(shí)現(xiàn)了光場的高光利用效率、低成本、光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、尺寸小、高精度發(fā)散角調(diào)節(jié)系統(tǒng)，提升了光學(xué)系統(tǒng)的功能和可應(yīng)用性。
【IPC分類】F21S8/10, F21V5/04, F21W101/10, F21V19/00
【公開號】CN105299561
【申請?zhí)枴緾N201510678793
【發(fā)明人】田克漢, 尹曉東, 霍軼杰, 潘衛(wèi)清, 賁宇
【申請人】浙江科技學(xué)院, 杭州東尚光電科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月20日