CN102109679B - 一种扩束装置及激光演示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于激光演示和景观照明，提供了一种扩束装置，其包括：第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的距离为d2，d2的大小为：185mm≤d2≤215mm；且所述第一透镜为扩束镜。经由本扩束装置出射的激光束平行且直径适合户外激光演示，远射距离l≈5～20km。平行光束经所述第一反射镜反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。平行光束经所述第二反射镜反射后可在空间水平方向360°范围内任意扫射，同时利用各种颜色的激光，便可在天空形成五彩斑斓的景象，美化城市夜景。

Description

一种扩束装置及激光演示系统
技术领域
本发明属于光路调整装置，尤其涉及一种扩束装置及激光演示系统。
背景技术
激光颜色鲜艳，色彩饱和，穿透力强，适合于户外景观照明和激光演示。但激光器发出的激光束太细，且因存在发散角不能远射。现有工业用扩束镜将激光束直径扩大的比例有限，期待着一种能将激光束直径扩得更大且能远射的扩束装置和激光演示系统。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种可将激光束直径扩大至原来10倍以上且平行出射的扩束装置，旨在解决现有扩束镜扩大比例有限的问题。
本发明实施例的另一目的在于提供一种光束直径较大的激光演示系统。
本发明实施例是这样实现的，一种扩束系统，包括：第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述扩束镜与准直镜之间的距离为d2，d2的大小为：185mm≤d2≤215mm；且所述第一透镜为扩束镜；
所述第一透镜具有曲率半径为R1的第一曲面S1和曲率半径为R2的第二曲面S2；所述第二透镜具有曲率半径为R3的第三曲面S3和曲率半径为R4的第四曲面S4；其中第一曲面S1的曲率半径R1的期望值为172mm、第二曲面S2的曲率半径R2的期望值为10mm、第三曲面S3的曲率半径R3的期望值为-1500mm、第四曲面S4的曲率半径R4的期望值为-170mm，曲率半径R1、R2、R3、和R4的公差不超过各自期望值的5％。
本发明实施例的另一目的是这样实现的，一种激光演示系统，包括：第一透镜和第二透镜，所述第二透镜的输出光路上设有至少一个反射镜；所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述扩束镜与准直镜之间的距离为d2，d2的大小为：185mm＜d2＜215mm；且所述第一透镜为扩束镜。
本发明中所述第一透镜和第二透镜均为弯月型透镜，经由本扩束装置出射的激光束平行且直径适合户外激光演示，远射距离l≈5～20km。沿平行光束出射方向设第一反射镜，平行光束经所述第一反射镜反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。经所述第一反射镜反射的平行光束的光路上设第二反射镜，平行光束经所述第二反射镜反射后可在空间水平方向360°范围内任意扫射，同时利用各种颜色的激光，便可在天空形成五彩斑斓的景象，美化城市夜景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的扩束装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的扩束装置的光线轨迹示意图；
图3是本发明实施例提供的激光演示系统的结构示意图；
图4是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光成像点的几何弥散斑图；
图5是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光能量集中度图；
图6是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光光学传递函数MTF图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的扩束装置具有第一透镜1和第二透镜2，所述两透镜位于同一光轴上，所述第一透镜1和第二透镜2均为弯月型透镜，所述第一透镜1为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，且第一透镜1为扩束镜，可将激光的光束扩束倍数达10倍；所述第二透镜2为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜，且第二透镜2为准直镜，可将入射的激光光束平行射出；所述第一透镜1和第二透镜2之间的距离为d2，185mm≤d2≤215mm。
  曲面S   曲率半径R(mm)   中心厚度或间距d(mm)   材料Nd/Vd
  1   172.0   2
  2   10.0   200±15   1.5/68
  3   -1500   5.3
  4   -170.0   1.8/25
请参见上表，上表为本扩束装置的参数，所述第一透镜1的材料为Nd1∶Vd1，其中Nd1表示所述第一透镜1的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的折射率，
Vd1表示所述第一透镜1的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的阿贝数；所选用光学材料Nd1∶Vd1的期望值为1.5/68，此光学材料Nd1∶Vd1的公差不超过期望值的5％。所述第二透镜2的材料为Nd2∶Vd2，其中Nd2表示所述第二透镜2的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的折射率，Vd2表示所述第二透镜2的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的阿贝数；所选用光学材料Nd2∶Vd2的期望值为1.5/68，此光学材料Nd2∶Vd2的公差不超过期望值的5％。所述第一透镜1具有曲率半径为R1的第一曲面S1和曲率半径为R2的第二曲面S2，所述第一透镜1光轴上的中心厚度为d1；其中第一曲面S1的曲率半径R1的期望值为172mm，第二曲面S2的曲率半径R2的期望值为10mm，所述第一透镜1光轴上的中心厚度d1的期望值为2mm，曲率半径R1、R2和中心厚度d1的公差不超过期望值的5％。所述第二透镜2具有曲率半径为R3的第三曲面S3和曲率半径为R4的第四曲面S4，所述第二透镜2光轴上的中心厚度为d3；其中第三曲面S3的曲率半径R3的期望值为-1500mm，第四曲面S4的曲率半径R4的期望值为-170mm，所述第二透镜2光轴上的中心厚度d3的期望值为5.3mm，曲率半径R3、R4和中心厚度d3的公差不超过期望值的5％。所述扩束镜1与准直镜2之间的距离d2的期望值为200mm。所述第一透镜1和第二透镜2的材料参数和结构参数以及它们之间的距离均取期望值，入射激光束的直径
Figure GSB00000915683000041
时，经扩束装置扩束出射激光束的直径
Figure GSB00000915683000042
由此可知本扩束装置可将激光束的直径扩大到10倍(β＝10x)并转变成平行光束，此平行光束的射远距离l≈5～20km，即：激光光束通过第一透镜1将光束的直径扩大至10倍，扩大后的光束进入第二透镜2，第二透镜2再将扩束后的光束准直后，平行射出。
所述第一曲面S1、第二曲面S2、第三曲面S3和第四曲面S4均镀增透膜，所述增透膜膜系优选λ＝480-532-656.3nm，这样可以提高扩束装置对RGB(abbr：Red、Green、Blue，红、绿、蓝)三基色光的出光效率。沿第二透镜2准直后的平行光束出射方向设第一反射镜3，平行光束经所述第一反射镜3反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。经所述第一反射镜3反射的平行光束的光路上设第二反射镜4，平行光束经所述第二反射镜4反射后可在空间水平方向360°范围内任意扫射，所述第一反射镜3和第二反射镜4均为平面反射镜。为与所述第一透镜1和第二透镜2配套，所述第一反射镜3和第二反射镜4大小均为80×60×5mm3(长×宽×厚)，所述第一反射镜3和第二反射镜4的反射面均镀反射膜，所述反射膜膜系优选λ＝480-532-656.3nm，这样可以提高反射镜对RGB(abbr：Red、Green、Blue，红、绿、蓝)三基色光的反射效率。所述第一透镜1和第二透镜2设于可调节它们相对位置的套筒内。
如图3所示，所述第一反射镜3和第二反射镜4与扩束装置一起构成激光演示系统。同时利用各种颜色的激光，便可在天空形成五彩斑斓的景象，美化城市夜景。所述第一反射镜3和第二反射镜4设于调节支架。
如图4所示，经本扩束装置出射的平行光成像点在6μ左右，具有极高的分辨率。如图5所示，经本扩束装置出射的平行光能量完全集中在10μ以内。如图6所示，从此光学传递函数MTF图可看出本扩束装置综合成像评价已接近理想。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种扩束装置，包括：第一透镜和第二透镜，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的距离为d2，d2的大小为：185mm≤d2≤215mm；且所述第一透镜为扩束镜；
所述第一透镜具有曲率半径为R1的第一曲面S1和曲率半径为R2的第二曲面S2；所述第二透镜具有曲率半径为R3的第三曲面S3和曲率半径为R4的第四曲面S4；其中第一曲面S1的曲率半径R1的期望值为172mm、第二曲面S2的曲率半径R2的期望值为10mm、第三曲面S3的曲率半径R3的期望值为-1500mm、第四曲面S4的曲率半径R4的期望值为-170mm，曲率半径R1、R2、R3、和R4的公差不超过各自期望值的5％。
2.如权利要求1所述的扩束装置，其特征在于，所述第一透镜的扩束倍数为10倍。
3.如权利要求1所述的扩束装置，其特征在于，所述第二透镜为准直镜。
4.如权利要求3所述的扩束装置，其特征在于，所述第一透镜光轴上的中心厚度d1的期望值为2mm，所述准直镜光轴上的中心厚度d3的期望值为5.3mm，中心厚度d1和d3的公差不超过各自期望值的5％。
5.如权利要求3所述的扩束装置，其特征在于，所述扩束镜的材料Nd1:Vd1的期望值为1.5/68，所述准直镜的材料Nd2:Vd2的期望值为1.8/25，光学材料Nd1:Vd1和Nd2:Vd2的公差不超过各自期望值的5％，其中Nd1表示所述扩束镜的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的折射率，Vd1表示所述扩束镜的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的阿贝数，Nd2表示所述准直镜的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的折射率，Vd2表示所述准直镜的材料在波长λ＝587.6nm的d线处的阿贝数。
6.如权利要求1所述的扩束装置，其特征在于，所述第一曲面S1、第二曲面S2、第三曲面S3和第四曲面S4均镀增透膜。
7.一种激光演示系统，其特征在于，所述激光演示系统包括如权利要求1至6任一项所述的扩束装置，所述第二透镜的输出光路上设有至少一个反射镜。
8.如权利要求7所述的激光演示系统，其特征在于，所述反射镜为两个，分别为第一反射镜和设于所述第一反射镜反射光路的第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜均为平面反射镜。
9.如权利要求7或8所述的激光演示系统，其特征在于，所述反射镜的反射面均镀反射膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108227166B (zh) * 2017-11-29 2023-09-05 苏州亿帝电子科技有限公司 一种微片激光测距仪的离轴两反系统
CN112150880A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 西安应用光学研究所 一种野外用紫外动态目标模拟系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941721A (en) * 1989-06-01 1990-07-17 Xerox Corporation Raster scanning system utilizing overfilled polygon facet design
CN1794037A (zh) * 2004-12-24 2006-06-28 佳能株式会社 光学扫描设备和使用光学扫描设备的图像显示设备
CN101000863A (zh) * 2006-01-12 2007-07-18 株式会社半导体能源研究所 激光束照射装置以及激光束照射方法
CN101011780A (zh) * 2005-12-21 2007-08-08 Eo技术株式会社 使用激光束形成通孔的方法
CN101236302A (zh) * 2007-01-30 2008-08-06 深圳市大族激光科技股份有限公司 激光光束整形光学镜头
CN101414052A (zh) * 2008-11-26 2009-04-22 中国科学院上海技术物理研究所 伽利略式多波长可变倍激光扩束准直系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941721A (en) * 1989-06-01 1990-07-17 Xerox Corporation Raster scanning system utilizing overfilled polygon facet design
CN1794037A (zh) * 2004-12-24 2006-06-28 佳能株式会社 光学扫描设备和使用光学扫描设备的图像显示设备
CN101011780A (zh) * 2005-12-21 2007-08-08 Eo技术株式会社 使用激光束形成通孔的方法
CN101000863A (zh) * 2006-01-12 2007-07-18 株式会社半导体能源研究所 激光束照射装置以及激光束照射方法
CN101236302A (zh) * 2007-01-30 2008-08-06 深圳市大族激光科技股份有限公司 激光光束整形光学镜头
CN101414052A (zh) * 2008-11-26 2009-04-22 中国科学院上海技术物理研究所 伽利略式多波长可变倍激光扩束准直系统

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