CN104020109A - 激光勘查装置 - Google Patents

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本发明提供了一种激光勘查装置，发射用于现场勘查的光束，包括：多个半导体激光单元，以阵列方式设置在底座上；汇聚反射镜，设置在半导体激光单元阵列上方以反射多个半导体激光单元发射的激光汇聚到出光口以形成出射光束；和调焦透镜部件，设置在出光口，调焦透镜部件用于对出射光束进行调节。本发明的激光勘查装置在勘探过程中不会破坏痕迹。

Description

激光勘查装置
技术领域
本发明涉及勘查技术领域，特别是涉及激光勘查装置。
背景技术
公安刑侦现场勘查中需要发现的痕迹包括大量生物质痕迹、例如血液、吐液、精液、汗液等等，现场勘查光源既要保证能够有效发现这些痕迹又要保证现场勘查光源发射的光束单位面积能量不能太大否则会破坏生物质痕迹包含的DNA、这种要求从技术上可分为两个指标、一方面要求就是发射光源在痕迹的荧光激发波长范围内要足够亮从而激发出痕迹较亮的荧光、另一方面要求发射光源的光能量单位面积内不能太大、不会破坏生物质痕迹中的DNA。
由于激光是一种相干光源、激光束具有很强的散斑特性，也就是激光束的能量不是均匀分布的、是汇聚到各个散斑点上的，在很小的散斑点上集中了大部分的激光能量，现有技术中采用单一激光器发射的激光束其散斑点的能量与激光发射功率成正比、大功率的激光束、会在这些散斑点上形成局部烧灼现象、对保护DNA非常不利。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种不会破坏痕迹的激光勘查装置。
本发明提供了一种激光勘查装置，发射用于现场勘查的光束，包括：多个半导体激光单元，以阵列方式设置在底座上；汇聚反射镜，设置在半导体激光单元阵列上方以反射多个半导体激光单元发射的激光汇聚到出光口以形成出射光束；和调焦透镜部件，设置在出光口，调焦透镜部件用于对出射光束进行调节。
进一步地，底座具有按阵列分布的安装槽，半导体激光单元设置在安装槽内；半导体激光单元包括：半导体激光管和套设在半导体激光管上的准直透镜。
进一步地，汇聚反射镜朝向半导体激光单元的一面为反射镜面，反射镜面呈阶梯状，反射镜面每个阶梯面上均设置有多个抛物面反射镜，抛物面反射镜的数量与半导体激光单元的数量相同，并且每个抛物面反射镜与每个半导体激光单元的位置一一对应以反射半导体激光单元发射的激光。
进一步地，抛物面反射镜的形状计算公式为：Y2＝2PX；其中，P为抛物面系数，范围是100mm至100mm之间；X为抛物面凹陷部分的半径；Y为抛物面凹陷部分的深度。
进一步地，汇聚反射镜朝向半导体激光单元阵列的一面为反射镜面，反射镜面呈阶梯状，反射镜面的阶梯面与半导体激光单元对应设置，反射镜面的阶梯面对一排半导体激光单元发射的激光进行反射。
进一步地，汇聚反射镜朝向半导体激光单元的一面为反射镜面，反射镜面呈抛物面状。
进一步地，反射镜面的抛物面的计算公式为：Y2＝2PX；其中，P为抛物面系数，范围是100mm至500mm之间；X为抛物面凹陷部分的半径；Y为抛物面凹陷部分的深度。
进一步地，每个半导体激光单元的激光发射方向对准反射镜面的中心。
进一步地，半导体激光单元倾斜安装在底座上，半导体激光单元与底座所在平面之间的安装角度为60度至120度。
进一步地，激光勘查装置还包括冷却风扇和电源，冷却风扇连接在底座上，冷却风扇朝向半导体激光单元进行吹风，电源通过导线连接半导体激光单元。
与传统光源例如LED光源、卤素灯光源相比：本实施例采用激光技术、发射的激光具有极窄的发射带宽、一方面在特定激发波长内形成高亮度满足痕迹荧光激发的要求、另一方面利用激光发射波普窄的特点降低发射光束的能量、满足保护生物质DNA的要求、例如常用405nm激发波长、激光光源发射光束的能量集中在405nm激发波长范围内、而在其他非激发波长上分布的能量极小、在同等荧光激发强度的情况下激光光源发射的激光束能量只是传统光源发射的激发光束的1/10、有利于保护DNA、有效实现生物质痕迹勘查的要求。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的激光勘查装置的示意图；
图2是图1所示激光勘查装置的另一个方向的示意图；
图3是图1所示激光勘查装置的半导体激光单元的示意图；
图4是图1所示激光勘查装置的汇聚反射镜的示意图；
图5是根据本发明另一个实施例的激光勘查装置的汇聚反射镜的示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的激光勘查装置的部分结构示意图；
图7是图6所示激光勘查装置的汇聚反射镜的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的激光勘查装置的示意图。本实施例的激光勘查装置发射用于现场勘查的光束，装置具体包括底座10、调焦透镜部件20、多个半导体激光单元30和汇聚反射镜40，其中，多个半导体激光单元30以阵列方式设置在底座10上，汇聚反射镜40设置在半导体激光单元阵列上方，汇聚反射镜40反射多个半导体激光单元30发射的激光汇聚到出光口22以形成出射光束，调焦透镜部件20设置在出光口22，调焦透镜部件20用于对出射光束进行调节，调焦透镜部件20可以对发射光束的发射角度进行调节，形成适合现场勘查用的发射光。
底座10具有按阵列分布的安装槽，半导体激光单元30设置在安装槽内。半导体激光单元30包括半导体激光管301和套设在半导体激光管301上的准直透镜302，具体参见图3。
参见图2和图4，本实施例中的汇聚反射镜40朝向半导体激光单元30的一面为反射镜面41，反射镜面41呈阶梯状，反射镜面41每个阶梯面上均设置有多个抛物面反射镜42，抛物面反射镜42的数量与半导体激光单元30的数量相同，并且每个抛物面反射镜42与每个半导体激光单元30的位置一一对应以反射半导体激光单元30发射的激光。
本实施例中抛物面反射镜42的形状需要可以将排成阵列的每个半导体激光单元30发出的激光反射到出光口，本实施例的抛物面反射镜42的形状计算公式为：Y2＝2PX。其中，P为抛物面系数，范围是100mm至100mm之间。X为抛物面凹陷部分的半径。Y为抛物面凹陷部分的深度。上述的X、P未在图中示出，但其代表抛物面反射镜42的抛物面凹陷部分的数值。
进一步优选地，激光勘查装置还包括冷却风扇50和电源60，冷却风扇50连接在底座10上，冷却风扇50朝向半导体激光单元30进行吹风，电源60通过导线连接半导体激光单元30。
本实施例的激光勘查装置的半导体激光单元30的阵列发出激光束，形成阵列的激光束发射到汇聚反射镜40的反射镜面41上，每一单独的激光束发射到抛物面反射镜42进行反射，并且汇聚到进光口21处，并经过设置在进光口21处的散射片进行混合，混合后通过出光口22的调焦透镜部件20对发射光束的发射角度进行调节形成适合现场勘查用的发射光束。
本实施例用于在刑侦现场勘查的激光勘查装置具有以下优点：
第一：与传统光源例如LED光源、卤素灯光源相比：本实施例采用激光技术、发射的激光具有极窄的发射带宽、一方面在特定激发波长内形成高亮度满足痕迹荧光激发的要求、另一方面利用激光发射波普窄的特点降低发射光束的能量、满足保护生物质DNA的要求、例如常用405nm激发波长、激光光源发射光束的能量集中在405nm激发波长范围内、而在其他非激发波长上分布的能量极小、在同等荧光激发强度的情况下激光光源发射的激光束能量只是传统光源发射的激发光束的1/10、有利于保护DNA、有效实现生物质痕迹勘查的要求。
第二：与传统的单一激光器光源相比：由于激光是一种相干光源、激光束具有很强的散斑特性，也就是激光束的能量不是均匀分布的、是汇聚到各个散斑点上的，在很小的散斑点上集中了大部分的激光能量，采用单一激光器发射的激光束其散斑点的能量与激光发射功率成正比、大功率的激光束、会在这些散斑点上形成局部烧灼现象、同样对保护DNA非常不利。与上述单一激光器的光源相比、本实施例的激光勘查装置采用小功率的半导体激光单元30以阵列方式构成激光光源、由于散斑是单个激光器发射的光束自相干形成的、各个不同的激光器发射的激光束不会再次相干形成散斑、因此其散斑点的能量只与单个半导体激光管1的功率成正比、而与整体的半导体激光阵列的总功率无关。因此半导体激光单元30只要选择的半导体激光管301功率小、半导体激光管301的个数足够多就可以发射足够大的激发光功率，而又不会因为散斑而形成局部烧灼，这样克服了传统单个激光器激光光源用于现场勘查的障碍，以满足生物质痕迹的现场勘查要求。
第三：与传统大功率半导体集成激光器相比：传统半导体集成激光器是将多个小功率半导体激光器集成到一个芯片上构成大功率激光光源、这种激光器在光束特性上与本实施例提供的光源类似、但是这种集成激光器存在严重的热冗问题、散热要求非常高、为了有效实现散热需要极其复杂的辅助设备才能正常工作、整个激光器体积大、结构复杂、成本高昂、无法满足在刑侦现场或者狭窄现场中，勘查装置体积小、坚固耐用、成本低的要求。本实施例的激光勘查装置利在底座10上将半导体激光单元30以组合阵列的方式进行排列，避免了激光管集成产生的热冗问题，只要恰当地设计底座的散热比率，就可以简单地将多个小功率半导体激光单元组合成大功率半导体激光阵列，达到结构简单、成本低廉、坚固耐用的效果。
综上，本发明的激光勘查光源可以满足刑侦现场勘查中的生物痕迹搜索、指纹搜索、痕迹拍摄等多方面的应用、并且具有效率高、性能可靠、寿命长等优点。
本发明还提供了激光勘查装置的另一个实施例，本实施例的激光勘查装置与上述的实施例的结构基本相同，区别仅在于汇聚反射镜40的结构，主体结构参见上述实施例的结构，汇聚反射镜40的结构参见图5，具体地，汇聚反射镜40朝向半导体激光单元阵列的一面为反射镜面41，反射镜面41呈阶梯状，反射镜面41的阶梯面与半导体激光单元30对应设置，反射镜面41的阶梯面对一排半导体激光单元30发射的激光进行反射。可以理解为与上述的实施例的区别在于汇聚反射镜40仅通过阶梯状的反射镜面41进行反射激光，当然需要说明的是，阶梯状的反射镜面具有多个阶梯面，每个阶梯面均对应一排半导体激光单元，如果半导体激光单元的阵列排布是五排两列，那么阶梯面也设置成5个面，分别对每一排的半导体激光单元进行反射激光。本实施例的汇聚反射镜40同样可以达到反射激光束到出光口的效果。
本发明还提供了激光勘查装置的另一个实施例，本实施例的激光勘查装置与上述的实施例的结构基本相同，参见图6，本实施例的激光勘查装置包括底座10、调焦透镜部件(未示出)、多个半导体激光单元30和汇聚反射镜40。区别仅在于汇聚反射镜40的结构，主体结构参见上述实施例的结构，汇聚反射镜40的结构参见图7，汇聚反射镜40朝向半导体激光单元30的一面为反射镜面41，反射镜面41呈抛物面状。
反射镜面41的抛物面的计算公式为：Y2＝2PX；其中，P为抛物面系数，范围是100mm至500mm之间；X为抛物面凹陷部分的半径；Y为抛物面凹陷部分的深度。
为了保证激光束发射到抛物面状的反射镜面41上后、经过反射将阵列的激光束反射到出光口形成发射光束，因此，将每个半导体激光单元30的激光发射方向对准反射镜面41的中心。半导体激光单元30倾斜安装在底座10上，半导体激光单元30与底座10所在平面之间的安装角度为60度至120度。
形成阵列的每个半导体激光单元30发射的激光束都对准抛物面状的反射镜面41的中心形成汇聚的阵列激光束，阵列激光束发射反射镜面41上，抛物面状的反射镜面41将半导体激光单元30的光束整形成聚焦光束，并且反射并聚焦到进光口处，并经过设置在进光口处的散射片进行混合，混合后通过出光口的调焦透镜部件对发射光束的发射角度进行调节形成适合现场勘查用的发射光束。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种激光勘查装置，发射用于现场勘查的光束，其特征在于，包括：
多个半导体激光单元(30)，以阵列方式设置在底座(10)上；
汇聚反射镜(40)，设置在半导体激光单元阵列上方以反射所述多个半导体激光单元(30)发射的激光汇聚到出光口(22)以形成出射光束；和
调焦透镜部件(20)，设置在所述出光口(22)，调焦透镜部件(20)用于对所述出射光束进行调节。
2.根据权利要求1所述的激光勘查装置，其特征在于，
所述底座(10)具有按阵列分布的安装槽，所述半导体激光单元(30)设置在所述安装槽内；
所述半导体激光单元(30)包括：半导体激光管(301)和套设在所述半导体激光管(301)上的准直透镜(302)。
3.根据权利要求1或2所述的激光勘查装置，其特征在于，
所述汇聚反射镜(40)朝向所述半导体激光单元(30)的一面为反射镜面(41)，所述反射镜面(41)呈阶梯状，所述反射镜面(41)每个阶梯面上均设置有多个抛物面反射镜(42)，所述抛物面反射镜(42)的数量与所述半导体激光单元(30)的数量相同，并且每个所述抛物面反射镜(42)与每个所述半导体激光单元(30)的位置一一对应以反射所述半导体激光单元(30)发射的激光。
4.根据权利要求3所述的激光勘查装置，其特征在于，所述抛物面反射镜(42)的形状计算公式为：Y2＝2PX；其中，
P为抛物面系数，范围是100mm至100mm之间；
X为所述抛物面凹陷部分的半径；
Y为所述抛物面凹陷部分的深度。
5.根据权利要求1或2所述的激光勘查装置，其特征在于，
所述汇聚反射镜(40)朝向所述半导体激光单元阵列的一面为反射镜面(41)，所述反射镜面(41)呈阶梯状，所述反射镜面(41)的阶梯面与所述半导体激光单元(30)对应设置，所述反射镜面(41)的阶梯面对一排所述半导体激光单元(30)发射的激光进行反射。
6.根据权利要求2所述的激光勘查装置，其特征在于，所述汇聚反射镜(40)朝向所述半导体激光单元(30)的一面为反射镜面(41)，所述反射镜面(41)呈抛物面状。
7.根据权利要求6所述的激光勘查装置，其特征在于，所述反射镜面(41)的抛物面的计算公式为：Y2＝2PX；其中，
P为抛物面系数，范围是100mm至500mm之间；
X为所述抛物面凹陷部分的半径；
Y为所述抛物面凹陷部分的深度。
8.根据权利要求7所述的激光勘查装置，其特征在于，每个所述半导体激光单元(30)的激光发射方向对准所述反射镜面(41)的中心。
9.根据权利要求8所述的激光勘查装置，其特征在于，所述半导体激光单元(30)倾斜安装在所述底座(10)上，所述半导体激光单元(30)与所述底座(10)所在平面之间的安装角度为60度至120度。
10.根据权利要求1所述的激光勘查装置，其特征在于，所述激光勘查装置还包括冷却风扇(50)和电源(60)，所述冷却风扇(50)连接在所述底座(10)上，所述冷却风扇(50)朝向所述半导体激光单元(30)进行吹风，所述电源(60)通过导线连接所述半导体激光单元(30)。
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