指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置制造方法
【專利摘要】一種指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，包括紫外固體激光器，沿該紫外固體激光器輸出光束方向上，依次是共焦擴束鏡組、紫外液芯光纖和準直透鏡，所述的紫外液芯光纖的輸出端位于準直透鏡的前焦點。本實用新型能夠產生指印光學顯現所需的單色、均勻照明激發條件，可以在光束傳輸一定距離范圍及入射角度范圍內任一照明位置截面上保持均勻光強分布，并且具有損耗小，亮度高，結構簡單，操作使用靈活方便的特點。
【專利說明】指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及指印光學顯現系統，特別是一種指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，可實現指印光學顯現檢測過程中所需的照明條件，包括照明光源距離、入射角度、光強分布的均勻性，并可在所需照明距離及入射角度變化范圍內，實現照明光源的均勻光強分布。
【背景技術】
[0002]指印光學顯現系統是用于指印物證特別是潛在指印顯現提取的一種重要手段。在此技術中，采用各種特定光源，利用指印遺留物質成分在各種光源激發下具有的特殊的吸收、反射、散射及熒光特性，減弱或消除指印背景上的圖案和其他細節干擾，增加指印紋線與背景的亮度反差，從而將指印顯現出來，具有快速、無損、不影響后續顯現方法使用的特點。在該光學顯現系統中，照明光源及其照明激發效果，特別是照明的均勻性對指印的光學顯現效果及檢測率具有重要的影響。
[0003]在指印光學顯現系統的激發照明過程中，多采用大功率多波段光源(氙燈、鹵鎢燈或LED光源)作為激發照明光源(參見在先技術:姚紹寬，廖洋，唐暢，翟魯平發表在刑事技術，2010，(3):49?50頁的論文)，利用濾光片或光柵實現所需激發照明波段光的選擇輸出。或采用半導體泵浦固體激光器為激發照明光源，輸出激光光束直接(參見在先技術:一種顯現、提取現場潛在指印的方法及其裝置，中國專利號201110057239.9，發明人蔡能斌，孫文鼎，鄧南，黃曉春)，或經光學透鏡組(參見在先技術:便攜式半導體激光泵浦的固體激光指紋顯現儀，中國專利號95109209.X，發明人廖江紅，金天峰，王孝平，檀慧明，常柏年，劉環)導光傳輸，實現被檢指印檢材的激發照明。
[0004]上述現有的方法主要存在如下不足:
[0005]1、采用多波段光源為照明激發光源，實際可以利用的單色光功率小，無法有效地滿足微弱熒光物質成分所需的激發及照明條件；且光束發散性強，增大了光輻射的危險性。
[0006]2、采用光源輸出光束直接或經光學透鏡傳輸激發照明，對光路調節技術要求高，操作復雜。利用該項技術實現檢材所需的照明激發條件，需對光源及光學元件之間的位置和角度進行精密調節，技術要求高，且檢材可檢區域及照明效果嚴格依賴于光學透鏡的位置及光路的調節精度。
[0007]3、照明光束的光強分布不均勻，無法滿足完整有效的增強或顯現指印圖像所需的照明需求。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的在于克服上述在先技術的不足，提供一種指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，該裝置能夠產生指印光學顯現所需的單色、均勻照明激發條件，可以在光束傳輸一定距離范圍及入射角度范圍內任一照明位置截面上保持均勻光強分布，并且具有損耗小，亮度高，結構簡單，操作使用靈活方便的特點。[0009]本實用新型的技術解決方案如下:
[0010]一種指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特點在于包括紫外固體激光器，沿該紫外固體激光器輸出光束方向上，依次是共焦擴束鏡組、紫外液芯光纖和準直透鏡，所述的紫外液芯光纖的輸出端位于準直透鏡的前焦點。
[0011]所述的紫外固體激光器是中心波長為266nm、平均功率大于IOOmW的單色性好、亮度高的紫外激光器。
[0012]所述的共焦擴束鏡組由第一透鏡、第二透鏡、第一透鏡壓圈、第二透鏡壓圈、鎖緊螺釘、第一鏡筒和第二鏡筒組成，所述的第一透鏡的焦距小于第二透鏡的焦距，第一透鏡由第一透鏡壓圈固定于第一鏡筒的輸入端，第二透鏡由第二透鏡壓圈固定于第二鏡筒的輸出端，第二鏡筒的輸入端插入所述的第一鏡筒的輸出端，調節第二透鏡的位置，確保第一透鏡的后焦點與第二透鏡前焦點相重合后，通過鎖緊螺釘經所述的第一鏡筒輸出端的滑槽將所述的第二鏡筒鎖定。
[0013]所述的第一透鏡的焦距與第二透鏡的焦距的比例范圍為1:2?1:10。
[0014]所述的準直透鏡通過壓圈固定于鏡筒中，該鏡筒的前端口與所述的紫外液芯光纖輸出端耦合連接，保證所述的紫外液芯光纖輸出端位于所述的準直透鏡的焦平面。
[0015]所述的紫外液芯光纖，用于照明所需激光光束的傳輸及光束均勻，具有一定曲率半徑的彎曲度。
[0016]所述的準直透鏡用于光束的準直輸出，且與液芯光纖輸出端相連接，可隨光纖輸出端整體移動。
[0017]與在先技術相比，本實用新型有以下優點:
[0018]1、激光器作為照明光源，光功率利用率高，損耗小，亮度大，單色性好，可滿足微弱物質成像所需照明及激發條件。
[0019]2、采用液芯光纖作為光束傳輸及均勻元件，結構簡單，易于裝調，操作方便，使用靈活。
[0020]3、米用準直透鏡并與光纖輸出端連接,輸出光束準直傳輸且方向可隨光纖彎曲改變，靈活可調，滿足光束傳輸一定距離范圍及入射角度范圍內任一照明位置截面上的光強均勻分布。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置的結構示意圖
[0022]圖2為本實用新型共焦擴束鏡組結構示意圖
[0023]圖3為本實用新型準直透鏡與紫外液芯光纖輸出端連接的結構示意圖【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例，對本實用新型進行詳細的描述，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。
[0025]請先參閱圖1，圖1是本實用新型指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置的結構示意圖。由圖可見，本實用新型指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，由固體激光器1、共焦擴束鏡組2、紫外液芯光纖3和準直透鏡4組成。在沿所述的固體激光器I輸出光束方向上，依次設置共焦擴束鏡組2、彎曲半徑可調的紫外液芯光纖3和準直透鏡4，所述的共焦擴束鏡組2兩端分別與固體激光器I的輸出端及液芯光纖3輸入端連接,所述的液芯光纖3的輸出端位于準直透鏡4的前焦點。
[0026]所述的固體激光器I為紫外激光器，輸出所需紫外波段266nm激光光束，經共焦擴束鏡組2聚焦擴束，耦合入射于紫外液芯光纖3，經紫外液芯光纖3進行光束均勻與導光傳輸，準直透鏡4準直，實現一定距離范圍及入射角度范圍內的光強均勻分布照明。
[0027]所述的紫外固體激光器1，輸出的中心波長266nm、半高全寬(FWHM)6nm、平均功率大于IOOmW的單色性好、亮度高的激光光束。
[0028]所述的共焦擴束鏡組2，請參閱結構圖2，由第一透鏡21、第二透鏡22、第一透鏡壓圈211、第二透鏡壓圈223、滑槽222、鎖緊螺釘221、第一透鏡鏡筒212與第二透鏡鏡筒224組成。第一透鏡21后焦點與第二透鏡22前焦點相重合，且第一透鏡21的焦距小于第二透鏡22的焦距，二者焦距關系取決于激光光束與液芯光纖芯徑參數；第一透鏡21通過第一透鏡壓圈211固定于第一鏡筒212的輸入端，保持不動，第二透鏡22通過第二透鏡壓圈223，固定于第二鏡筒224的輸出端；第二鏡筒224的輸入端插入所述的第一鏡筒212的輸出端，所述的鎖緊螺釘221經所述的第一鏡筒212的滑槽222將所述的第二鏡筒224鎖定，所述的第二透鏡22可隨第二鏡筒224，在一倍焦距位置處，沿光軸方向，擰松所述的螺絲221后，沿滑槽222前后輕微平移至所需位置，并由螺絲221旋轉鎖定。根據固體激光器I輸出激光光束尺寸、液芯光纖3纖芯直徑及數值孔徑，選擇擴束鏡組2擴束倍率與發散角，經擴束后激光光束充滿液芯光纖3入射端面芯徑。第一透鏡21與第二透鏡22材料采用石英玻璃，并根據擴束比例確定第一透鏡21與第二透鏡22的焦距f及之間的位置。
[0029]所述的紫外透明液芯光纖3，用于照明激發所需266nm激光光束的傳輸及光強分布均勻性改善。經擴束鏡組2擴束激光光束，在一定入射角度范圍內垂直入射紫外透明液芯光纖3。所述的紫外液芯光纖，其特點在于數值孔徑大，耦合效率高，紫外光波段傳輸效率高，光功率損耗小。在所述的紫外液芯光纖3數值孔徑規定角度范圍內入射光線，在芯液與包層界面發生多次全反射，光束不同光強分布的部分，經多次反射復合疊加、傳輸后，實現光束光強均勻分布，由光纖輸出端出射，并經準直透鏡4后平行光傳輸。
[0030]所述的準直透鏡4用于液芯光纖3輸出光強分布均勻光束的準直傳輸。該準直透鏡4的焦距f可根據液芯光纖3的數值孔徑、纖芯直徑及所需均勻照明的范圍，利用幾何光學方法計算確定，所述的準直透鏡4通過壓圈41固定于鏡筒42中，該鏡筒42的前端口與所述的紫外液芯光纖3輸出端耦合連接，可隨紫外液芯光纖輸出端整體移動，實現所需距離范圍及入射角度范圍內的光強均勻分布照明。
[0031]本實用新型的具體實施例的具體結構和參數如下:
[0032]激光器I為紫外固體激光器，中心波長266nm，重復頻率ΙΚΗζ，出射光束光斑直徑
0.5mm，輸出功率180mW。紫外液芯光纖，型號S250，纖芯直徑3mm，數值孔徑0.42。根據激光光束光斑尺寸與液芯光纖參數，聚焦擴束鏡組擴束倍率選擇為5倍，其中第一透鏡21的焦距為f=10mm，第二透鏡22的焦距為f=50mm，第一透鏡與第二透鏡通過機械光學鏡筒分別與紫外固體激光器I及紫外液芯光纖的輸入端連接，鏡筒總體長度100_，第一透鏡位置固定，距離激光器輸出端10mm，第二透鏡可沿光軸方向移動，距離第一透鏡位置可移動范圍35?85mm。根據均勻照明范圍D=45mm及液芯光纖參數，準直透鏡4的焦距f通過幾何光學原理計算確定為45mm。應用該激光均勻照明裝置，實現了指印光學顯現所需的均勻照明激發條件，在距照明檢材300mm變化范圍及45°入射角范圍內，照明光束光強分布均勻，均勻光斑平頂因子可達F=0.815，滿足了指印光學顯現系統所需的照明及激發條件，可實現指印圖像的光學增強顯現。
【權利要求】
1.一種指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特征在于包括紫外固體激光器(1)，沿該紫外固體激光器(I)輸出光束方向上，依次是共焦擴束鏡組(2)、紫外液芯光纖(3)和準直透鏡(4)，所述的紫外液芯光纖(3)的輸出端位于準直透鏡(4)的前焦點。
2.根據權利要求1所述的指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特征在于所述的紫外固體激光器(I)是中心波長為266nm、平均功率大于IOOmW的單色性好、亮度高的紫外激光器。
3.根據權利要求1所述的指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特征在于所述的共焦擴束鏡組(2)由第一透鏡(21)、第二透鏡(22)、第一透鏡壓圈(211)、第二透鏡壓圈(223)、鎖緊螺釘(221)、第一鏡筒(212)和第二鏡筒(224)組成，所述的第一透鏡(21)的焦距小于第二透鏡(22)的焦距，第一透鏡(21)由第一透鏡壓圈(211)固定于第一鏡筒(212)的輸入端，第二透鏡(22)由第二透鏡壓圈(223)固定于第二鏡筒(224)的輸出端，第二鏡筒(224)的輸入端插入所述的第一鏡筒(212)的輸出端，調節第二透鏡(22)的位置，確保第一透鏡(21)的后焦點與第二透鏡(22)前焦點相重合后，通過鎖緊螺釘(221)經所述的第一鏡筒(212)輸出端的滑槽(222)將所述的第二鏡筒(224)鎖定。
4.根據權利要求3所述的指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特征在于所述的第一透鏡(21)的焦距與第二透鏡(22)的焦距的比例范圍為1:2?1:10。
5.根據權利要求3所述的指印光學顯現系統的激光均勻照明裝置，其特征在于所述的準直透鏡(4)通過壓圈(41)固定于鏡筒(42)中，該鏡筒(42)的前端口與所述的紫外液芯光纖(3)輸出端耦合連接，保證所述的紫外液芯光纖(3)輸出端位于所述的準直透鏡(4)的焦平面。
【文檔編號】F21V13/02GK203463989SQ201320504615
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】李紅霞, 胡堅, 曹靜, 陳敬蓉, 鈕潔青, 黃云剛, 毛林杰 申請人:上海海潮新技術研究所