CN101013168A - 高亮度匀光可调光斑投光装置 - Google Patents

Abstract

本发明是用于光学镀膜监控系统的一种高亮度匀光可调光斑投光装置，其主要特点是：在光源发射箱内设置有带聚光灯罩的卤钨灯具，箱体一侧通过支柱连接一带定速电机的调制器，调制器的输出光源端对应连接有聚光镜筒，镜筒内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件。使用该投光器，不仅能够产生高亮度的强光源，而且调制光波输出稳定，可使匀光效果达到理想状态。并且光斑大小可调，既能保证光斑投射均匀一致，又能使其在远距离上得到均匀小光斑，而且光斑的光强较强。

Description

高亮度匀光可调光斑投光装置

技术领域

本发明属于光学镀膜技术领域，特别是用于光学镀膜监控系统的一种高亮度匀光可调光斑投光装置。

背景技术

在公知的技术中，用于光学镀膜监控中的投光装置，一般包含光源发射、调制光波和聚光透射三个部分，存在的缺陷是：1、光源发射部分通常采用的是白炽灯泡，或是在白炽灯泡后侧置一平面或弧面反射镜以便增强发射光线的亮度。由于白炽灯本身发出的光线比较弱，而且光源在出射光孔方向发射的光线是散射光或经过反射产生的平行光，加之出射光孔透过的光束很小，绝大部分光线投射到光源箱壁上白白浪费，因此光能量的利用率低，而且出射的光线太弱，由此导致监控系统的光信号弱，监控识别难度大，效果差。

2、用于调制光波的调制器通常采用普通电机作为调制盘的旋转动力，常因电源电压的波动而使调制盘转速不均匀，由此造成调制光束的波长和频率不均匀，影响并降低了光信号的监测精度及监测效果。其次，调制盘上的光孔多为圆形或扇形结构，调制后的光波为近似梯形曲线，其峰值不易分辨，并产生谐波噪声，给信号的监测带来困难。

3、聚光镜箱中的聚光透镜，其聚光位置是固定而不可调的，当透过光线的波长带宽范围变化时，由于无法调整透镜的焦距，而使投射到比较片上的光斑有时过大，不能全部投射到比较片上，由此造成光能损失，并导致光信号的衰减。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够产生强光源，并能投射出高亮度且光斑均匀、大小可调的高亮度匀光可调光斑投光装置。

实现本发明的目的所采取的技术方案是：该装置是由光源发射箱、调制器、聚光镜筒组成，其中，在光源发射箱内设置有带聚光灯罩的卤钨灯具，箱体一侧通过支柱连接一带定速电机的调制器，调制器的输出光源端对应连接有聚光镜筒，镜筒内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，聚光镜筒的光束输出端通过法兰盘装有定位连接件。

所述卤钨灯具是由卤钨灯、带有椭球面的聚光灯罩和灯座组成，聚光灯罩的聚光面朝向灯座的光通道，并与灯座扣装相连。

所述灯座固装在光源发射箱箱体的前内壁上，灯座的中心为具有光通道的中空腔，并与箱体前壁上设置的光源出射孔相通，灯座朝向光源的端面为一斜面，卤钨灯及灯罩斜置安装在该斜面上。

所述聚光灯罩的聚光光轴与光束出射孔的出射光轴之间的夹角α为10～30°。

所述箱体的侧壁分别对应设有进风口和散热出风口，并在进风口的对应处装有风机，箱体内与进风口对应处设置有风力缓冲挡板，并与箱体侧壁之间形成进风通道。

所述调制器由调制器壳体、调制盘和定速电机组成，调制盘装在壳体内，定速电机装在壳体外，其输出轴与调制盘中心连接，调制盘的圆周均布矩形光孔。

所述聚光镜筒的筒壁上设置有用于调节聚焦透镜组件轴向移动的调节孔。

所述聚焦透镜组件是由聚光透镜、透镜固定座、调节螺钉组成，聚光透镜固装在透镜固定座上，其上安装的调节螺钉伸出调节孔外。

按照上述方案制成的高亮度匀光可调光斑投光器，不仅能够产生高亮度的强光源，而且调制光波输出稳定，可使调制光波匀光效果达到理想状态，并且光斑大小可调，不仅能保证光斑投射的均匀性，使其能在远距离上得到均匀小光斑，而且光斑的光强较强。从而可有效避免因聚焦光斑弥散面积过大而造成的投光信号损失。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是调制盘的结构示意图。

具体实施方式

参看图1，本发明的高亮度匀光可调光斑投光装置，是由光源发射箱101、调制器、聚光镜筒组成，其中，光源发射箱101前壁设有用于发射光束的光源出射孔109，内部设置有能够产生强光源高亮度的卤钨灯具102，该卤钨灯具102是由卤钨灯、带有椭球面的聚光灯罩和灯座107组成，灯座107固装在光源发射箱箱体101的前内壁上，灯座107的中心部位为带有光通道110的中空腔结构，其朝向光源的端面为一斜面，  卤钨灯及灯罩斜置安装在该斜面上，使灯罩聚光的光轴与光束出射孔的出射光轴之间具有10～30°的夹角，这样可以避免因灯丝在出射光轴上成像而造成出射光束携带暗斑。卤钨灯位于椭球面聚光灯罩的后焦点上，卤钨灯发出的光线经过聚光灯罩的反射，其光线全部会聚在发射焦点上，可使光源的光强和色温达到最强状态。由于卤钨灯为强光源高亮度灯，长时间连续工作会产生很高的热量，当温度过高时则对电源产生阻抗，因而会造成电压损失，降低发光亮度，影响发射光束的光强，本案在光源发射箱101的侧壁分别对应设置了进风口106和散热出风口103，并在进风口106的对应处装有风机105，为使灯具各部散热均匀，缓解风机风力的直吹，在与进风口106对应的箱体内设置了风力缓冲挡板104，该挡板可与箱体侧壁之间形成进风通道，并在灯座107的圆周壁上也布设了多个散热通气孔108，能有效地避免光源灯过热，保证发射光强及稳定性。

在本案中调制器与光源发射箱之间装有用于隔热的支柱111，用于避免光源发射箱101产生的较高温度对投射光束的影响。所述调制器包括调制器壳体201、调制盘202和定速电机203，调制盘202装在壳体201内，定速电机203装在壳体201外，其输出轴与调制盘202中心连接，调制盘202的圆周均布矩形光孔(参看图2)。调制盘202光孔采用矩形结构，可使调制后的光波曲线呈近似正弦曲线，以增强信号峰值的对比度，实现监测信号的高分辨率。安装的定速电机具有匀速调制光波的作用，通过定速电机203，带动调制盘202始终保持匀速旋转，可避免因调制盘202转速波动造成发射光信号频率的异常变化，从而达到调制光波频率均匀一致的最佳效果。与调制器的输出光源孔204端，对应连接有由镜筒301a、301b组成的聚光镜筒，两镜筒的结合部位通过紧固件连接，在镜筒301b内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，并在镜筒301b的筒壁上对应设置有调节孔305。聚焦透镜组件是由聚焦透镜304、透镜固定座302和调节螺钉303组成，聚光透镜304固装在透镜固定座302上，其上安装的调节螺钉303伸出调节孔305外。聚光镜筒301b的光束出射端通过法兰盘306固装有定位连接件307，通过定位连接件307可与镀膜机蒸镀腔的底板上的入射光孔连接并相通，可将出射光束投射到蒸镀腔内的镀膜比较片上。也可通过定位连接件307与分光器连接，通过分光器经反射镜箱，将出射光束投射到蒸镀腔内的镀膜比较片上。当调制光谱带范围变化时，可以通过调整移动聚光透镜304的位置，使经过聚焦的光斑全部投射在镀膜比较片上，并使投射到比较片上的光亮度增强，从而可避免因聚焦光斑弥散面积过大造成的投光信号损失，使投射到比较片上的光斑大小始终保持在最佳状态，并能提高投射光信号的均匀性和稳定性，以此提高膜厚的监测和控制效果。

Claims (7)

1、一种高亮度匀光可调光斑投光装置，是由光源发射箱、调制器、聚光镜筒组成，其特征在于：在光源发射箱内设置有带聚光灯罩的卤钨灯具，箱体一侧通过支柱连接一带定速电机的调制器，调制器的输出光源端对应连接有聚光镜筒，镜筒内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，聚光镜筒的光束输出端通过法兰盘装有定位连接件。

2、根据权利要求1所述的高亮度匀光可调光斑投光装置，其特征在于：所述卤钨灯具是由卤钨灯、带有椭球面的聚光灯罩和灯座组成，聚光灯罩的聚光面朝向灯座的光通道，并与灯座扣装相连。

3、根据权利要求2所述的高亮度匀光可调光斑投光装置，其特征在于：灯座的中心为具有光通道的中空腔，并与箱体前壁上设置的光源出射孔相通，灯座朝向光源的端面为一斜面，卤钨灯及灯罩斜置安装在该斜面上。

4、根据权利要求2或3所述的高亮度匀光可调光斑投光装置，其特征在于：所述聚光灯罩的聚光光轴与光束出射孔的出射光轴之间的夹角α为10～30°。

5、根据权利要求1、2或3所述的高亮度匀光可调光斑投光装置，其特征在于：所述光源发射箱箱体的侧壁分别对应设有进风口和散热出风口，与进风口的对应处装有风机，箱体内与进风口对应处设置有风力缓冲挡板，并与箱体侧壁之间形成进风通道。

6、根据权利要求1、2或3所述的高亮度匀光可调光斑投光器，其特征在于：所述调制器由调制器壳体、调制盘和定速电机组成，调制盘装在壳体内，定速电机装在壳体外，其输出轴与调制盘中心连接，调制盘的圆周均布矩形光孔。

7、根据权利要求1、2或3所述的高亮度匀光可调光斑投光装置，其特征在于：所述聚焦透镜组件是由聚光透镜、透镜固定座、调节螺钉组成，所述聚光镜筒的筒壁上设置有用于调节聚焦透镜组件轴向移动的调节孔，聚光透镜固装在透镜固定座上，其上安装的调节螺钉伸出调节孔外。

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