本發(fā)明涉及一種照明光源，特別涉及一種探照裝置。

背景技術(shù)：

探照燈是一種應(yīng)用于遠(yuǎn)距離照明和搜索的照明裝置，該裝置利用大功率的光源和能量收集系統(tǒng)將光能量集中在很小的立體角范圍內(nèi)出射，實現(xiàn)數(shù)百米甚至數(shù)公里外的強光照明。目前市場上常用的探照燈是以鹵素?zé)簟㈦療艋蛘週ED作為光源，并輔之以大于光源體積數(shù)倍乃至數(shù)十倍的光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)。鹵素?zé)艉碗療糁谱鞯奶秸諢?，體積大，光電轉(zhuǎn)換效率較低，光束發(fā)散角大，使得探照燈光強較低，限制了照明距離，使用該方案的手持式設(shè)備通常照射范圍只有數(shù)百米。為了進一步擴展距離需要增加光源的功率和光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)的體積，難于由單人輕松攜帶。LED探照燈雖然光電轉(zhuǎn)換效率高，但是發(fā)散角難于控制到10°以內(nèi)。由于單顆LED的功率受到限制，為了提高照明距離，必須采用陣列的方式提高輸出功率。然而使用該方案得到的裝置體積、重量和光學(xué)調(diào)整的難度成幾何級數(shù)增加，照明距離與上述兩種光源的照明距離相當(dāng)，并且不利于在便攜性要求較高的環(huán)境中應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種探照裝置。該裝置能夠在保證體積和重量滿足單人輕松手持使用的需求下，提供大于同類型氙氣探照燈和LED探照燈亮度，極大擴展探照距離的便攜式探照裝置。

本發(fā)明包括激光器、整形與準(zhǔn)直裝置、聚焦裝置、波長轉(zhuǎn)換裝置和擴束裝置；激光器發(fā)射激光，整形與準(zhǔn)直裝置將激光整形后調(diào)整為發(fā)散角不大于1°的近似平行光，聚焦裝置將近似平行光的光束聚焦于波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置受到光束的照射發(fā)生熒光效應(yīng)產(chǎn)生熒光，熒光與剩余的激光共同通過擴束裝置擴束后出射。

本發(fā)明所使用的光源為激光器，為了縮減光源本身的體積和重量，選用大功率的半導(dǎo)體激光器作為光源，其光電轉(zhuǎn)換效率高于氙氣燈和鹵素?zé)?，與LED持平，實現(xiàn)了效率的優(yōu)化。單激光器光通量大于單顆LED的輸出光通量，同時，由于激光具有極高的準(zhǔn)直性，或容易被準(zhǔn)直，其光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體積與激光器體積相當(dāng)，組裝和調(diào)試簡單，特別適用于探照裝置的光源。

所述的整形與準(zhǔn)直裝置包括光束準(zhǔn)直器和光束整形器；所述的光束準(zhǔn)直器是具有焦距特征的光學(xué)裝置，可以是透射式的正透鏡或球面反射鏡，起到將激光束調(diào)整為發(fā)散角不大于1°的近似平行光的作用；所述的光束整形器將激光束橫截面調(diào)整為任意形狀，優(yōu)選的，光束整形器為柱透鏡。

所述的聚焦裝置為帶有焦距的光學(xué)裝置，可以是透射式的凸透鏡，也可以是球面反射鏡，聚焦裝置將準(zhǔn)直后的激光束聚焦于波長轉(zhuǎn)換裝置的熒光材料上。

波長轉(zhuǎn)換裝置包括可以被激光器出射的激光激發(fā)的熒光材料、散熱裝置和光能量收集裝置；特別的，光能量收集裝置為將受激發(fā)的熒光收集并按指定方向發(fā)散角不大于1°的近似平行出射的光學(xué)系統(tǒng)，可以是透射式的透鏡，也可以是反射式的光收集裝置。

所述的擴束裝置為采用望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，將熒光與激光合束后，擴束到所需要的任意光束橫截面直徑和發(fā)散角的尺寸；優(yōu)選的，采用凹透鏡和凸透鏡組合。

可以增加至少一路激光源來提高輸出功率；增加的激光源可以只包括獨立的激光器，與第一光路共用其他裝置；也可以在包括獨立的激光器的前提下，包含整形與準(zhǔn)直裝置和聚焦裝置中的任意一或兩項，與第一光路共用其他裝置。

本發(fā)明通過采用激光源照射熒光粉的方式，實現(xiàn)了波形轉(zhuǎn)換，通過混合熒光與激光產(chǎn)生適應(yīng)人眼的白光，同時通過采用合適的透鏡組合，調(diào)節(jié)出射光的發(fā)散角，可以提高探照裝置的照射距離。

附圖說明

圖1表示了本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示了圖1中激光器和整形與準(zhǔn)直裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3表示了圖1中聚焦裝置與波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖4表示了圖1中擴束裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖5表示了本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6表示了本發(fā)明第二實施例的第二種實現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7表示了本發(fā)明第二實施例的第三種實現(xiàn)方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、激光器；2、整形與準(zhǔn)直裝置；3、聚焦裝置；4、波長轉(zhuǎn)換裝置；5、擴束裝置；6、熒光材料；7、散熱裝置、8、能量收集裝置；9、柱透鏡；10、準(zhǔn)直透鏡；11、凹透鏡；12、凸透鏡；13、第二激光器；14、第二整形與準(zhǔn)直裝置；15、和第二聚焦裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明的第一種實施例如圖1所示，包括激光器1、整形與準(zhǔn)直裝置2、聚焦裝置3、波長轉(zhuǎn)換裝置4和擴束裝置5；激光器1發(fā)射激光，整形與準(zhǔn)直裝置2將激光整形后調(diào)整為發(fā)散角不大于1°的近似平行光，聚焦裝置3將近似平行光的光束聚焦于波長轉(zhuǎn)換裝置4，波長轉(zhuǎn)換裝置4受到光束的照射發(fā)生熒光效應(yīng)產(chǎn)生熒光，熒光與剩余的激光共同通過擴束裝置5混合成白光擴束后出射。

在本實施例中，優(yōu)選的，激光器1為半導(dǎo)體激光器，優(yōu)選的半導(dǎo)體激光器采用直徑小于9毫米的高光電轉(zhuǎn)換效率的藍(lán)光半導(dǎo)體激光器。

在本實施例中，整形與準(zhǔn)直裝置2根據(jù)激光器的光束性質(zhì)進行設(shè)計。當(dāng)激光器1為半導(dǎo)體激光器時，需要在整形與準(zhǔn)直裝置2中加入柱透鏡9對其中一個方向的光線發(fā)散角進行調(diào)整，使其與正交方向的光束發(fā)散角匹配，如圖2所示，當(dāng)光束兩個正交方向的發(fā)散角匹配后，通過準(zhǔn)直透鏡10即可獲得截面為圓形的準(zhǔn)直光束。特別的，當(dāng)需要獲得其他截面形狀的光束時，只需在準(zhǔn)直前或者準(zhǔn)直后增加相應(yīng)的光束整形裝置即可。準(zhǔn)直裝置不只限于透射式的光學(xué)處理，綜合考慮體積和重量，優(yōu)選的，采用透射式的方式對光束進行準(zhǔn)直。

在本實施例中，聚焦裝置3可以是透射式的正透鏡，也可以是球面反射鏡，實現(xiàn)將準(zhǔn)直后的光束聚焦于一點的功能。

在本實施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置4如圖3所示，包括熒光材料6、散熱裝置7和能量收集裝置8。熒光材料6需要放置于聚焦裝置3的焦平面上，使得激光束聚焦于熒光材料6表面，由此激發(fā)熒光材料6產(chǎn)生高能量的熒光。能量收集裝置8可以是透射式的短焦距正透鏡，也可以是球面反射鏡，綜合考慮體積和重量，優(yōu)選的，采用透射式正透鏡收集能量可以提高系統(tǒng)的便攜性。

在本實施例中，擴束裝置5為望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，可以為透射式或者反射式的光學(xué)結(jié)構(gòu)。由于反射式的結(jié)構(gòu)裝夾難度高，優(yōu)選的，如圖4所示的選擇透射式的凹透鏡11和凸透鏡12組合的方式構(gòu)成望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)光束的擴展功能。該結(jié)構(gòu)器件構(gòu)成簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性高，適用于復(fù)雜的手持使用環(huán)境中。

本發(fā)明的第二種實施例通過增加至少一路激光源照射到熒光材料6同一焦點處來進一步提高出射光束的功率，實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的探照功能。如圖5所示為本實施例的第一種結(jié)構(gòu)，增加的激光源可以只包括獨立的第二激光器13，與第一光路共用其他裝置，如圖5所示，該方式增加的第二激光器13需要與激光器1并行排列；本實施例的第二種結(jié)構(gòu)如圖6所示，增加的激光源可以包括獨立的第二激光器13和第二整形與準(zhǔn)直裝置14，與第一光路共用其他器件，該結(jié)構(gòu)要求至少兩路的激光源，包括激光器和整形與準(zhǔn)直裝置的橫截面面積小于聚焦裝置的橫截面面積，使聚焦裝置在有效通光孔徑范圍內(nèi)，可以容納下所有準(zhǔn)直后的激光，盡可能減小像差；本實施例的第三種結(jié)構(gòu)如圖7所示，采用兩路獨立的激光器1，包括獨立的第二激光器13、第二整形與準(zhǔn)直裝置14和第二聚焦裝置15，與第一光路共用其他器件。該結(jié)構(gòu)要求所有激光源從聚焦裝置得到的激光焦點在熒光材料6上重合。

需要強調(diào)的是：以上僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。