CN111929796A - 一种变光斑的光路调节结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变光斑的光路调节结构，涉及光学仪器技术领域，提高了光斑大小的调节精度。该光路调节结构包括光源、准直透镜、准直镜筒、电机支架、步进电机、导轨和光电开关，光源发出用于测量气体的激光，准直透镜通过准直镜筒安装在光源的出射光路上，准直镜筒和电机支架相连，电机支架连接导轨和步进电机的丝杆，步进电机控制电机支架和准直透镜沿出射光路的光轴移动；导轨包括第一导轨和第二导轨，导轨限制步进电机的径向摆动，通过光电开关确定电机支架的位置；光源与准直镜筒之间还依次设置有FC接头、准直安装座和FC安装座。该结构还具有光斑面积调整精度高、结构紧凑、光学成本低等优点。

Description

一种变光斑的光路调节结构
技术领域
本发明涉及光学仪器技术领域，尤其是一种可以精准调节光斑的光路调节结构。
背景技术
气体的光谱检测中，半导体激光器发出的激光，通常是经过准直透镜的准直，出射的光斑大小变为一个固定值。其中光斑的大小与气体检测限、检测距离密切相关，如激光甲烷遥测仪，在一定范围内，激光在漫反射面上形成的光斑越大，形成的反射就越均匀，可以提高激光甲烷遥测仪的气体检测限；而光斑越小，则可以提高遥测仪的检测距离。现有技术中还有通过在准直透镜前方添加平凸透镜来控制光斑的变化，但是这种方式无法实现光斑的线性调节，并且通过电机旋转的方式切换光斑时还会出现遮挡接收系统的情况，造成整机接收激光的光强变弱，从而将降低设备的检测距离，为此需要对现有的光路调节结构做进一步的改进。
发明内容
为了提高光路中光斑面积调整的精度，使光路结构更加紧凑，减少透镜的使用从而降低光学成本，本发明提供了一种变光斑的光路调节结构，具体的技术方案如下。
一种变光斑的光路调节结构，由光源、准直透镜、准直镜筒、电机支架、步进电机、导轨、FC接头、准直安装座、FC安装座和光电开关组成，所述光源为发射激光的固体元件，准直透镜通过准直镜筒安装在光源的出射光路上；所述准直镜筒和电机支架相连，电机支架连接导轨和步进电机的丝杆，步进电机控制电机支架和准直透镜沿出射光路的光轴移动；所述电机支架设置有两个直角支撑部和连接部，第一直角支撑部和第二直角支撑部向相反的方向弯折，第一直角支撑部和准直镜筒螺纹连接，第二直角支撑部和步进电机螺纹连接，连接部和导轨通过螺栓连接；所述导轨包括第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨相互配合并限制步进电机的径向摆动；所述光电开关固定在导轨上，并且在电机支架的侧面，电机支架上设置的挡片和光电开关相配合；所述光源与准直镜筒之间还依次设置有FC接头、准直安装座和FC安装座，准直安装座与FC安装座插接固定。
优选的是，准直镜筒上安装固定有1个准直透镜，准直透镜对光源发出的激光进行整光出射光斑。
优选的是，光源为蝶形封装的半导体激光器，所述准直透镜为非球面透镜，所述步进电机为微型步进丝杠电机。
优选的是，FC接头和光源配合，FC接头调整出射光的波长。
还优选的是，光电开关和步进电机相连，光电开关可以选择光电传感器，所述挡片遮挡光电传感器时，光电开关控制步进电机的丝杆停止转动。
还优选的是，准直透镜远离光源时，出射光斑变小；所述准直透镜靠近光源时，出射光斑变大。
进一步优选的是，出射光斑变小的调节包括：所述步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿所述光轴向远离光源的方向移动，当挡片随电机支架经过光电开关，所述光电开关控制步进电机的丝杆停止转动。
进一步优选的是，出射光斑变大的调节包括：所述步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿所述光轴向靠近光源的方向移动，所述光电开关控制步进电机的丝杆转动的圈数。
本发明提供的一种变光斑的光路调节结构有益效果是：变光斑的光路调节结构更加简单，使用了更少的透镜，兼顾了遥测仪对气体检测限和检测距离的要求，并且该结构更加紧凑不会影响整机接收系统的工作；并且光斑切换的过程中可以实现光斑大小的线性变化，控制精度更高，从而可以使遥测仪的适用范围更广。
附图说明
图1是变光斑的光路调节结构示意图；
图2是变光斑的光路调节结构的视图；
图中：1-光源，2-准直透镜，3-准直镜筒，4-电机支架，5-步进电机，6-导轨，7-光电开关，8-FC接头，9-准直安装座，10-FC安装座；11-第一导轨，12-第二导轨。
具体实施方式
结合图1和图2所示，对本发明提供的一种变光斑的光路调节结构具体实施方式进行详细说明。
一种变光斑的光路调节结构，由光源1、准直透镜2、准直镜筒3、电机支架4、步进电机5、导轨6、FC接头8、准直安装座9、FC安装座10和光电开关7组成，该结构简化了光路调节的部件，从而使整体的结构更加紧凑，减少了透镜的使用从而降低了光学部件的成本。
其中光源1为发射激光的固体元件，可以发射不同波长的激光光源。准直透镜2通过准直镜筒安装在光源的出射光路上，可以对光源进行整光。准直镜筒3和电机支架4相连，电机支架连接导轨和步进电机的丝杆，步进电机5控制电机支架和准直透镜2沿出射光路的光轴移动。另外电机支架4设置有两个直角支撑部和连接部，两个直角支撑部分别固定在连接部的两端，第一直角支撑部和第二直角支撑部向相反的方向弯折，该直角结构可以限制步进电机的在径向的摆动以及防止电机的丝杆受力，从而保证光路调节结构的精度，第一直角支撑部可以向上方弯折并且和准直镜筒螺纹连接，第二直角支撑部可以向下方弯折并且和步进电机螺纹连接，连接部和导轨通过螺栓连接。导轨6包括第一导轨11和第二导轨12，第一导轨和第二导轨相互配合运动，并且可以限制步进电机的径向摆动。光电开关7固定在导轨上，并且在电机支架的侧面，电机支架4上设置的挡片和光电开关相配合。光电开关7和步进电机5相连，光电开关7可以选择光电传感器，挡片遮挡光电传感器时，光电开关7可以控制步进电机的丝杆停止转动。
另外，光源1与准直镜筒3之间还依次设置有FC接头8、准直安装座9和FC安装座10，准直安装座与FC安装座插接固定。FC接头8、准直安装座9和FC10安装座通过插接或螺纹连接方便的固定在一起。准直镜筒3上仅安装固定有1个准直透镜，准直透镜2对光源发出的激光进行整光并出射光斑，另外通过调整准直透镜的位置还可以实现光斑的调节，在光斑的调节中使用了尽量少的透镜；经过试验，在实际使用时，由于光路经过的透镜数量少，出射的光斑在检测气体时发生的干涉反而减少，所以能够满足遥测仪对气体检测限和检测距离的要求。光源为蝶形封装的半导体激光器，准直透镜为非球面透镜，步进电机为微型步进丝杠电机，从而可以实现对电机支架移动距离的精准控制。FC接头8可以和光源配合，FC接头调整出射光的波长，从而可以选择性的设定波长对特定的气体进行检测。
准直透镜远离光源时，出射光斑变小；准直透镜靠近光源时，出射光斑变大。具体的是，出射光斑变小的调节包括：步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿光轴向远离光源的方向移动，当挡片随电机支架经过光电开关，光电开关控制步进电机的丝杆停止转动。出射光斑变大的调节包括：步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿光轴向靠近光源的方向移动，光电开关控制步进电机的丝杆转动的圈数。利用本发明的结构光斑切换的过程中可以实现光斑大小的线性变化，控制精度更高；并且利用该结构可以调整不同的气体检测限，还不会影响检测的距离，所以遥测仪的适用范围更广。
使用该变光斑的光路调节结构的遥测仪，还包括接收系统，变光斑的光路调节结构控制激光在漫反射面上形成的光斑越大，形成的反射就越均匀，可以提高激光遥测仪的气体检测限，同时由于没有增加多余的透镜、光强不会减弱，所以不会影响遥测仪的检测距离。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，由光源、准直透镜、准直镜筒、电机支架、步进电机、导轨、FC接头、准直安装座、FC安装座和光电开关组成，所述光源为发射激光的固体元件，准直透镜通过准直镜筒安装在光源的出射光路上；所述准直镜筒和电机支架相连，电机支架连接导轨和步进电机的丝杆，步进电机控制电机支架和准直透镜沿出射光路的光轴移动；所述电机支架设置有两个直角支撑部和连接部，第一直角支撑部和第二直角支撑部向相反的方向弯折，第一直角支撑部和准直镜筒螺纹连接，第二直角支撑部和步进电机螺纹连接，连接部和导轨通过螺栓连接；所述导轨包括第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨相互配合并限制步进电机的径向摆动；所述光电开关固定在导轨上，并且在电机支架的侧面，电机支架上设置的挡片和光电开关相配合；所述光源与准直镜筒之间还依次设置有FC接头、准直安装座和FC安装座，准直安装座与FC安装座插接固定。
2.根据权利要求1所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述准直镜筒上安装固定有1个准直透镜，准直透镜对光源发出的激光进行整光并出射光斑。
3.根据权利要求1所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述光源为蝶形封装的半导体激光器，所述准直透镜为非球面透镜，所述步进电机为微型步进丝杠电机。
4.根据权利要求1所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述FC接头和光源配合，FC接头调整出射光的波长。
5.根据权利要求1所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述光电开关和步进电机相连，光电开关可以选择光电传感器，所述挡片遮挡光电传感器时，光电开关控制步进电机的丝杆停止转动。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述准直透镜远离光源时，出射光斑变小；所述准直透镜靠近光源时，出射光斑变大。
7.根据权利要求6所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述出射光斑变小的调节包括：所述步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿所述光轴向远离光源的方向移动，当挡片随电机支架经过光电开关，所述光电开关控制步进电机的丝杆停止转动。
8.根据权利要求6所述的一种变光斑的光路调节结构，其特征在于，所述出射光斑变大的调节包括：所述步进电机控制丝杆转动，丝杆带动电机支架的第一直角支撑部沿所述光轴向靠近光源的方向移动，所述光电开关控制步进电机的丝杆转动的圈数。
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