CN105301782A - 光源旋转扩束装置及扩束方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光源旋转扩束装置，包括底座、电机、转轴、水平杆、反射镜固定杆、多个平行反射镜、反射镜固定调节螺母、光源、光源出射孔、电池、光源开关、电源、电机开关以及导线；其中电机固定在底座内部，转轴底部竖直固定在电机的轴承上，水平杆的右侧水平固定在转轴顶部，反射镜固定杆与水平方向成45度角固定在水平杆上，平行反射镜通过反射镜固定调节螺母固定在反射镜固定杆上，光源的底部竖直固定在水平杆的左侧，光源出射孔位于光源的上部并与反射镜的镜面水平对齐，电池位于光源内部，光源开关位于光源侧面。本发明设计的光源旋转扩束装置，可解决入射光源的存在的光束孔径小的问题，实现孔径可调的大孔径的平行光入射。

Description

光源旋转扩束装置及扩束方法
技术领域
本发明属于光电仪器技术领域，尤其涉及一种光源旋转扩束装置及调节方法。
背景技术
在实验研究中人们经常会遇到平行光束的扩束问题，传统的平行光束扩束方法通常是通过透镜等光学方法来扩束，设计成本较高，且存在扩束倍数限制问题，难以得到大范围孔径的扩束光，如何实现低成本大范围孔径的扩束光，一直是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种光源旋转扩束装置及其调节方法，能够利用多个反射镜来增加小孔径平行光光束的宽度以得到线光源以及通过旋转整个线光源得到大孔径的平行光束。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种光源旋转扩束装置，包括：底座、电机、转轴、水平杆、反射镜固定杆、多个平行反射镜、反射镜固定调节螺母、光源、光源出射孔、电池、光源开关、电源、电机开关以及导线；其中电机固定在底座内部，转轴底部竖直固定在电机的轴承上，水平杆的右侧水平固定在转轴顶部，反射镜固定杆与水平方向成45度角固定在水平杆上，平行反射镜通过反射镜固定调节螺母固定在反射镜固定杆上，光源的底部竖直固定在水平杆的左侧，光源出射孔位于光源的上部并与反射镜的镜面水平对齐，电池位于光源内部，光源开关位于光源侧面。
进一步的，光源所发出的入射光线为激光或其它光束较小的平行光源，经过光源出射孔的出射光线沿水平向右方向，平行反射镜的镜面与水平方向成45度角且镜面方向面向入射光方向。
进一步的，平行反射镜的镜面边沿按从右到左的顺序依次凸出距离L，以保证入射光束能均匀水平照射到每个平行反射镜的镜面上，距离L取值取决于入射光束的孔径D及平行反射镜的个数n，具体满足函数关系
进一步的，平行反射镜的每个镜面之间的水平距离H要等于人眼能分辨的极限0.1mm，扩束后光束的孔径K取决于平行反射镜的个数n与水平距离H的乘积，具体满足函数关系K＝nH。
进一步的，电机的最小转速大于1440转每分钟。
进一步的，反射镜固定杆与水平方向成45度角固定在水平杆上且左右位置可调。
一种光源旋转扩束方法，包括如下步骤：
(1)测量得到入射光束的孔径D，并明确扩束后光源孔径K的大小；
(2)根据K的大小确定多个平行反射镜(6)的个数n；
(3)根据入射光束的孔径D与多个平行反射镜(6)的个数n通过反射镜固定调节螺母(7)调整多个平行反射镜的镜面边沿凸出的距离并固定镜面；
(4)打开光源开关，得到展宽的一字型光源，其宽度为K；
(5)根据一字型光源与转轴的相对位置，可以得到不同形状的扩束光源，打开电机开关，一字型光源围绕其中心旋转，可以得到孔径为K的扩束光源；一字型光源围绕其一端旋转，可以得到孔径为2K的扩束光源；一字型光源围绕其延长线上某点旋转，可以得到圆环型的扩束光源，圆环的径向长度为K。
本发明所达到的有益效果是：本发明通过多个反射镜将小孔径的平行激光变成一个平行的线光源，且通过光源旋转得到了一束具有大孔径的平行光，且通过调节反射镜固定杆在水平杆上左右固定位置，可以得到不同形状(圆形或环形)的光束，整个扩束装置简单、实用、成本低，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明一种光源旋转扩束装置的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
参照图1，一种光源旋转扩束装置，包括底座1，电机2，转轴3，水平杆4，反射镜固定杆5，多个平行反射镜6，反射镜固定调节螺母7，光源8，光源出射孔9，电池10，光源开关11，电源12，电机开关13，导线14，其中电机2固定在底座1内部，转轴3底部竖直固定在电机2的轴承上，水平杆4的右侧水平固定在转轴3顶部，反射镜固定杆5与水平方向成45度角固定在水平杆4上，多个平行反射镜6通过反射镜固定调节螺母7固定在反射镜固定杆5上，光源8的底部竖直固定在水平杆4的左侧，光源出射孔9位于光源8的上部并与反射镜的镜面水平对齐，电池10位于光源8内部，光源开关11位于光源8侧面。
进一步的，入射光源可以为激光或其它光束较小的平行光源，经过光源出射孔的出射光线沿水平向右方向，多个平行反射镜的镜面与水平方向成45度角且镜面方向面向入射光方向。
进一步的，多个平行反射镜的镜面边沿按从右到左的顺序依次凸出极小的距离L(即右边的平面反射镜边沿比左面的平面反射镜边沿高出距离L)，以保证入射光束能均匀水平照射到每个平行反射镜的镜面上，距离L取值取决于入射光束的孔径D及平行反射镜的个数n，具体满足以下函数关系
进一步的，多个平行反射镜的每个镜面之间的水平距离H要等于人眼能分辨的极限0.1mm，扩束后光束的孔径K取决于平行反射镜的个数n与水平距离H的乘积，具体满足以下函数关系K＝nH；
进一步的，电机的最低转速大于1440转每分钟，以保证形成的光束图像高于人眼及一般视频采集的极限分辨率(每秒24帧)；
进一步的，反射镜固定杆与水平方向成45度角固定在水平杆上且左右位置可调。
其中，底座1采用铸铁底座；电机2采用香港金骏达直流电机，工作电压12V，电机直径35.8mm、长度62mm、轴径3.17mm、轴长18.5mm，空载转速14000转每分钟；转轴3采用不锈钢金属材料；水平杆4采用不锈钢金属材料；反射镜固定杆5采用不锈钢金属材料；多个平行反射镜6采用超薄光学反射镜片；反射镜固定调节螺母7采用螺旋测微计螺母；光源8采用晨瀚激光科技的欧司朗PLTB450型450nm1.6W蓝光激光二极管(LD)；光源出射孔9孔径为2mm；电池10采用2颗松下CR2032锂离子纽扣电池串联输出6V电源；电源12采用直流12V输出开关电源。
基于该扩束装置本发明还提供了光源旋转扩束方法，包括如下步骤：
(1)测量得到入射光束的孔径D＝2mm，并明确扩束后光源孔径K＝20mm；
(2)根据K的大小确定多个平行反射镜的个数n＝200；
(3)根据入射光束的孔径D与多个平行反射镜的个数n通过反射镜固定调节螺母调整多个平行反射镜的镜面边沿凸出的距离并固定镜面；
(4)打开光源开关，得到展宽的一字型光源，其宽度为K＝20mm；
(5)根据一字型光源与转轴的相对位置，可以得到不同形状的扩束光源，打开电机开关，一字型光源围绕其中心旋转，可以得到孔径为K＝20mm的圆形扩束光源；一字型光源围绕其一端旋转，可以得到孔径为2K＝40mm的圆形扩束光源；一字型光源围绕其延长线上某点旋转，可以得到圆环型的扩束光源(圆环的径向长度为K＝20mm)。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光源旋转扩束装置，其特征在于，包括：底座(1)、电机(2)、转轴(3)、水平杆(4)、反射镜固定杆(5)、多个平行反射镜(6)、反射镜固定调节螺母(7)、光源(8)、光源出射孔(9)、电池(10)、光源开关(11)、电源(12)、电机开关(13)以及导线(14)；其中电机(2)固定在底座(1)内部，转轴(3)底部竖直固定在电机(2)的轴承上，水平杆(4)的右侧水平固定在转轴(3)顶部，反射镜固定杆(5)与水平方向成45度角固定在水平杆(4)上，平行反射镜(6)通过反射镜固定调节螺母(7)固定在反射镜固定杆(5)上，光源(8)的底部竖直固定在水平杆(4)的左侧，光源出射孔(9)位于光源(8)的上部并与反射镜的镜面水平对齐，电池(10)位于光源(8)内部，光源开关(11)位于光源(8)侧面。
2.根据权利要求1所述的一种光源旋转扩束装置，其特征在于：光源(8)所发出的入射光线为激光或其它光束较小的平行光源，经过光源出射孔(9)的出射光线沿水平向右方向，平行反射镜(6)的镜面与水平方向成45度角且镜面方向面向入射光方向。
3.根据权利要求1所述的一种光源旋转扩束装置，其特征在于：平行反射镜(6)的镜面边沿按从右到左的顺序依次凸出距离L，距离L取值取决于入射光束的孔径D及平行反射镜的个数n，具体满足函数关系
4.根据权利要求1所述的一种光源旋转扩束装置，其特征在于：平行反射镜(6)的每个镜面之间的水平距离H要等于人眼能分辨的极限0.1mm，扩束后光束的孔径K取决于平行反射镜(6)的个数n与水平距离H的乘积，具体满足函数关系K＝nH。
5.根据权利要求1所述的一种光源旋转扩束装置，其特征在于：电机(2)的最小转速大于1440转每分钟。
6.根据权利要求1所述的一种光源旋转扩束装置，其特征在于：反射镜固定杆(5)与水平方向成45度角固定在水平杆(4)上且左右位置可调。
7.一种光源旋转扩束方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)测量得到入射光束的孔径D，并明确扩束后光源孔径K的大小；
(2)根据K的大小确定多个平行反射镜(6)的个数n；
(3)根据入射光束的孔径D与多个平行反射镜(6)的个数n通过反射镜固定调节螺母(7)调整多个平行反射镜的镜面边沿凸出的距离并固定镜面；
(4)打开光源开关，得到展宽的一字型光源，其宽度为K；
(5)根据一字型光源与转轴的相对位置，可以得到不同形状的扩束光源，打开电机(2)开关，一字型光源围绕其中心旋转，可以得到孔径为K的扩束光源；一字型光源围绕其一端旋转，可以得到孔径为2K的扩束光源；一字型光源围绕其延长线上某点旋转，可以得到圆环型的扩束光源，圆环的径向长度为K。
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