CN116299937B - 一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，包括：扩束镜筒，设置在扩束镜筒内部的若干透镜，以及水冷筒；透镜的非辐照区域设置有若干冷却微流道；非辐照区域为环形结构；每个透镜座的表面设置有水冷筒；若干冷却微流道在非辐照区域内均匀分布，且每个冷却微流道呈现扇形结构；透镜包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；第一透镜和第三透镜对应透镜座沿扩束镜筒的长度方向滑动，以补偿透镜座的热膨胀量。将冷却微流道分为若干等分的扇形结构，形成多通道、多进排水的结构，使得透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散的，进而保证透镜的透镜座四周的膨胀程度基本一致，使得每次的温度补偿更加精准，提高了变倍扩束镜的成像质量。

Description

一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜

技术领域

本发明涉及变倍扩束镜技术领域，尤其涉及一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜。

背景技术

激光扩束镜主要有两个用途：其一是扩展激光束的直径；其二是减小激光束的发散角，因此，它被用于远距离照明或投影，以及聚焦系统，一束被扩束的光束的发散角，和扩束比成反比例变化。

由于激光扩束镜在运行过程中，激光在透镜表面会形成累积热效应，并引起晶体表面晶格发生轻微的局部变形，从而影响光束线的质量。透镜的支撑结构由于热胀冷缩，在温度变化较大的工作环境下，各构件内部热应力导致热应变，引发光学元件热失调，降低设备的光学性能。现有技术中存在使用电机控制支撑结构之间的间距以温度补偿。

而现有技术中对于透镜的散热常采用水冷，而这种散热总是从透镜的一端输入冷却水，并从相对端排出，这将使得上、下游存在温度差，使其两端的换热效果不同，导致透镜不是以中心向四周梯度扩散的，而是产生偏心的温度梯度，即透镜的最高温度是从透镜的相对端开始向四周梯度扩散的，这将加重支撑结构的温度不均匀性，导致支撑结构的相对侧的热应变差距较大、温度补偿量差距较大，进而导致热补偿的间距调整不准确，影响到变倍扩束镜的成像质量。

因此，有必要对现有技术中的变倍扩束镜进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，旨在解决现有技术中透镜的偏心温度梯度使得支撑结构热应变差距较大，并导致每次间距调整不准确和间距调整量大的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，包括：扩束镜筒，设置在所述扩束镜筒内部的若干透镜，以及水冷筒；

每个所述透镜均安装于对应透镜座上，所述透镜座的周向设置有温度采集单元；

所述透镜的非辐照区域设置有若干冷却微流道；所述非辐照区域为环形结构，与对应透镜同心设置；每个所述透镜座的表面设置有所述水冷筒，所述水冷筒与对应所述透镜上的所述冷却微流道连通；若干所述冷却微流道在所述非辐照区域内均匀分布，且每个所述冷却微流道呈现扇形结构；

所述透镜包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜和所述第三透镜对应所述透镜座沿所述扩束镜筒的长度方向滑动，以补偿所述透镜座的热膨胀量；其中，滑动量由所述透镜座周向温度和周向温度差决定。

本发明一个较佳实施例中，所述冷却微流道包括：若干弧形段和连接段；

从所述透镜的辐照区域边缘向透镜边缘方向，所述弧形段的长度依次增大，相邻所述弧形段之间的间距相等；所述连接段用于衔接相邻所述弧形段。

本发明一个较佳实施例中，所述冷筒为环形结构，所述透镜座与所述水冷筒嵌套设置，所述透镜座上设置有通孔，用于所述水冷筒和所述冷却微流道的连通。

本发明一个较佳实施例中，每个冷却微流道由进水端至出水端中的水流逐渐由层流状向絮流状开始过渡。

本发明一个较佳实施例中，所述进水端设置在靠近所述辐照区域的所述弧形段上。

本发明一个较佳实施例中，所述冷却微流道的截面为矩形结构，且所述冷却微流道的截面的宽度和深度的总和逐渐减小。

本发明一个较佳实施例中，所述扩束镜筒包括：主镜筒、次镜筒，以及设置在所述主镜筒和所述次镜筒之间的连接镜筒；

所述主镜筒和所述次镜筒的内壁上设置有滑动槽，所述第一透镜和所述第三透镜对应所述透镜座通过移动块与所述滑动槽滑动连接；

所述连接镜筒的两端连接有转动件，所述转动件与所述移动块螺纹连接，所述转动件能够自转动。

本发明一个较佳实施例中，所述冷却微流道的截面为矩形。

本发明一个较佳实施例中，包括：控制系统，所述控制系统包括：温度采集单元、处理单元和控制器；所述温度采集单元设置在每个所述透镜座上，用于监测每个所述透镜座的周向温度和温度差；所述处理单元用于计算所述透镜座当前温度下的热膨胀量，并通过所述控制器控制启动所述转动件的转动。

本发明一个较佳实施例中，所述转动件在0.03～0.05s内启动和停止，最小定位误差为0.01～0.03。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

本发明从透镜的本身结构和水冷散热设计出发，将冷却微流道分为若干等分的扇形结构，相对于现有技术中的单通道、单进排水的结构，形成多通道、多进排水的结构，修正了现有技术中的偏心温度梯度，使得透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散的，进而保证透镜的透镜座四周的膨胀程度基本一致，使得每次的温度补偿更加精准，提高了变倍扩束镜的成像质量。

本发明每个冷却微流道总是从靠近辐照区域的弧形段开始进水，依次通过每个连接段和弧形段，并从非辐照区域的边缘排出水，且由进水端至出水端中的水流逐渐由层流状向絮流状开始过渡，这使得层流在每个弧形段上首末端的传热系数变化率较小，这将进一步减小每个阶梯中各部分位置的温度差异性，进一步修正了现有技术中的偏心温度梯度的问题，进一步保证透镜的透镜座四周的膨胀程度基本一致，使得每次的温度补偿更加精准。

本发明随着水流逐渐向透镜的边缘靠近，絮流可以带来更好的换热效果，同时冲击力更小，用于补偿层流的换热热量，保持透镜整体的换热总量基本不变。此外，絮流的设置可以进一步减小透镜座的间距补偿量。

本发明中移动块在主镜筒或次镜筒中直线滑动，具有距离调节的连续性，这使得扩束镜的倍率是连续变化的，实现连续的激光变倍扩束。

本发明中水冷和间距补偿具有先后次序，通过水冷保证透镜和透镜座的周向的温度一致性，使得透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散的，保证了每次的温度补偿的间距总是准确的，避免了透镜座四周的膨胀程度不同导致的间距调整不精确的问题。同时，先水冷再间距调整，能够减少透镜和透镜座的温度，进一步减小每次调整的间距量。而第一透镜和第三透镜在主镜筒和次镜筒中移动距离有限，减小了每次的间距调整量，可以提高变倍扩束镜的变倍率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明的实施例一中一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜的示意图；

图2是本发明的实施例一中透镜中冷却微流道的截面图；

图3是本发明的实施例一中自动化温度补偿控制的示意图；

图4是本发明的实施例三中非辐照区域和进水通道示意图；

图中：1、主镜筒；2、次镜筒；3、连接镜筒；4、第一透镜；5、第二透镜；6、第三透镜；7、第一透镜座；8、第二透镜座；9、第三透镜座；10、转动件；11、水冷筒；12、第一移动块；13、第二移动块；14、冷却微流道；15、弧形段；16、连接段；17、非辐照区域；18、辐照区域；19、进水通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例一

如图1所示，示出了本实施例中的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜的示意图。该变倍扩束镜包括：扩束镜筒，设置在扩束镜筒内部的若干透镜，以及水冷筒11。

每个透镜均安装于对应透镜座上，透镜包括：第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6；相应地，第一透镜4对应安装于第一透镜座7内部，第二透镜5对应安装于第二透镜座8内部，第三透镜6对应安装于第三透镜座9内部。

本实施例中的扩束镜筒包括：主镜筒1、次镜筒2，以及设置在主镜筒1和次镜筒2之间的连接镜筒3。主镜筒1和次镜筒2的筒径相同，连接镜筒3的筒径大于主镜筒1和次镜筒2。主镜筒1、次镜筒2和连接镜筒3固定连接，不限于采用螺纹连接。

主镜筒1内部设置有第一透镜4、第一透镜座7和第一移动块12；次镜筒2内部设置有第三透镜6、第三透镜座9和第二移动块13；连接镜筒3内部设置有第二透镜5、第二透镜座8和转动件10。第一透镜4和第三透镜6对应透镜座沿扩束镜筒的长度方向滑动，以补偿透镜之间的间距变化。

本实施例中第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6在激光入射方向的光轴上依次同轴排列，第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6不限于采用融石英材质。

激光由激光器发出后，进入第一透镜4，经由第二透镜5扩束，最后进入第三透镜6，激光调节形成平行的光柱射出。

第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6根据不同的功率需求，选择不同形状的透镜。这里举例，第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6为弯月形透镜，第一透镜4和第三透镜6的曲面向着光线的入射方向弯曲，第二透镜5的曲面背向着光线入射的方向弯曲，且第二透镜5为扩束镜。第一透镜4的两侧曲率半径为-6.0mm和-6.6mm，中心厚度为2.0mm，第二透镜5的两侧曲率半径为4.2mm和17.0mm，中心厚度为2.0mm，第三透镜6的两侧曲率半径为-160.0mm和-1600.0mm，中心厚度为2.0mm；其中，曲率半径和中心厚度的公差范围为±5%。

第一透镜座7和第一移动块12固定连接，第三透镜座9和第二移动块13固定连接。主镜筒1和次镜筒2的内壁上设置有滑动槽，用于第一移动块12或第二移动块13的直线滑动。第一移动块12能够带动第一透镜座7在主镜筒1内部沿其长度方向往复运动，第二移动块13能够带动第三透镜座9在次镜筒2内部沿其长度方向往复运动。

第二透镜座8的两端各连接有转动件10，转动件10的一端与第二透镜座8固定连接，另一端能够自转动。自转动由马达实现。

转动件10与第一移动块12或第二移动块13螺纹连接，而第一移动块12或第二移动块13分别设置在主镜筒1和次镜筒2的滑动槽内部，这使得转动件10的转动时，第一移动块12或第二移动块13能够在主镜筒1或次镜筒2中活动，进而实现第一透镜4、第二透镜5和第三透镜6之间间距的变化。

由于第一移动块12或第二移动块13在主镜筒1或次镜筒2中直线滑动，具有距离调节的连续性，这使得扩束镜的倍率是连续变化的。

本实施例中的变倍扩束镜为激光雷达扩束镜，波长范围为375 nm～1080nm。

由于激光雷达扩束镜在运行过程中，激光在透镜表面会形成累积热效应，并引起晶体表面晶格发生轻微的局部变形，从而影响光束线的质量。透镜的支撑结构由于热胀冷缩，在温度变化较大的工作环境下，各构件内部热应力导致热应变，引发光学元件热失调，降低设备的光学性能。现有技术中存在使用电机控制支撑结构之间的间距以温度补偿。

而现有技术中对于透镜的散热常采用水冷，而这种散热总是从透镜的一端输入冷却水，并从相对端排出，这将使得上、下游存在温度差，使其两端的换热效果不同，导致透镜不是以中心向四周梯度扩散的，而是产生偏心的温度梯度，即透镜的最高温度是从透镜的相对端开始向四周梯度扩散的，这将加重透镜座的温度不均匀性，导致透镜座的相对侧的热应变差距较大、温度补偿量差距较大，进而导致热补偿的间距调整不准确，影响到变倍扩束镜的成像质量。

为了解决上述问题，本实施例提供了一种水冷机制。

该水冷机制包括：通过在每个透镜的非辐照区域17设置有若干冷却微流道14，以及对应设置的水冷筒11。

如图2所示，示出了本实施例中透镜上冷却微流道14的截面图。图2中，在透镜的截面方向上，透镜为直径为D1的圆，透镜的中心位置为直径为D2的辐照区域18，非辐照区域17为环形结构，且与对应透镜同心设置。

在一个实施例中，D1=20mm，D2=12mm，则非辐照区域17的带宽为4mm。

非辐照区域17被配置为若干等分区域，每个区域内设置有一冷却微流道14，冷却微流道14为n条，n≥4，n条冷却微流道14在非辐照区域17内均匀分布，每个冷却微流道14整体呈现扇形结构。相邻冷却微流道14之间互不连通。该冷却微流道14包括：若干弧形段15和连接段16；由辐照区域18边缘向透镜边缘方向，弧形段15的长度依次增大，相邻弧形段15之间的间距相等；连接段16用于衔接相邻弧形段15，使得相邻弧形段15之间形成S形结构。

本实施例将冷却微流道14分为若干等分的扇形结构，相对于现有技术中的单通道、单进排水的结构，形成多通道、多进排水的结构，使得在D2～D1之间的所有直径D3的圆上各部分的温度基本一致，实现均匀的温度梯度，使得透镜在四周的温度差趋于0，修正了现有技术中的偏心温度梯度，使得透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散的，进而保证透镜的透镜座四周的膨胀程度基本一致，使得每次的温度补偿更加精准，提高了变倍扩束镜的成像质量。

进一步地，本实施例中冷却微流道14的截面不限于矩形、梯形、圆形等。本实施例优选为矩形结构。

在一个实施例中，冷却微流道14的尺寸为d=200，300/>，400/>，500/>；h=200，300/>，400/>，500/>。其中，d为冷却微流道14截面上垂直于侧壁面对应长度，h为冷却微流道14截面上侧壁面对应长度。

本实施例中每个透镜座的表面设置有水冷筒11，水冷筒11与对应透镜上的冷却微流道14连通。水冷筒11为环形结构，透镜座与水冷筒11嵌套设置，透镜座上设置有通孔，用于水冷筒11和冷却微流道14的连通。

水冷筒11中设置有循环单元和冷凝单元。该水冷筒11和透镜座可拆卸连接，便于更换。

本实施例中还包括：控制系统。该控制系统包括：温度采集单元、处理单元和控制器。这里的温度采集单元设置在每个透镜座上，用于监测每个透镜座的周向温度和温度差。温度采集单元可以采用嵌入式设计，以避免温度采集单元的存在对于激光光线造成干扰。

处理单元用于计算透镜座当前温度下的热膨胀量，并通过控制器控制启动转动件10的转动。这里的转动件10在0.03～0.05s内启动和停止，最小定位误差为0.01～0.03，以实现高精度的激光光束的整形。

如图3所示，示出了本实施例中自动化温度补偿控制的示意图。温度传感器采集每个透镜座的周向温度和温度差，并将其温度信号传输至处理单元，处理单元监控透镜座周向温度的一致性，控制水冷筒11对于透镜进行冷却，再次采集温度数据，直至监控透镜座周向温度基本一致时，计算该温度下的间距补偿量，根据该间距量，控制转动件10的转动角、转动速度等。

这里间距补偿量=透镜座在该温度下的膨胀量==/>；其中，/>为理论扩束比下第一透镜和第二透镜之间的间距，/>为实际第一透镜和第二透镜之间的间距，为理论扩束比下第二透镜和第三透镜之间的间距，/>为实际第二透镜和第三透镜之间的间距。

因此，本实施例中水冷和间距补偿具有先后次序，通过水冷保证透镜和透镜座的周向的温度一致性，使得透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散的，保证了每次的温度补偿的间距总是准确的，避免了透镜座四周的膨胀程度不同导致的间距调整不精确的问题。同时，先水冷再间距调整，能够减少透镜和透镜座的温度，进一步减小每次调整的间距量。而第一透镜4和第三透镜6在主镜筒1和次镜筒2中移动距离有限，减小了每次的间距调整量，可以提高变倍扩束镜的变倍率。

本实施例的自动温度补偿扩束镜，能够自动根据使用的温度调整扩束镜，并使得激光束的整型效果基本保持一致，避免温度差影响成像稳定性。

本实施例在透镜的最高温度是以中心位置向四周梯度扩散时，通过调整第一透镜4或第三透镜6的位移量来实现扩束，保证了每次调整第一透镜4或第三透镜6的移动所达到的变倍率总是精确的，即位移量和扩束倍数总是一一对应的。

本实施例提供一种上述自动温度补偿的变倍扩束镜的使用方法，包括以下步骤：

S1、水冷筒向对应的透镜的非辐照区域的冷却微流道循环冷却水；

S2、温度传感器采集每个透镜座的周向温度和温度差，处理单元监控透镜座周向各位置温度的一致性；

S3、当监控透镜座周向温度基本一致时，根据透镜座材料的膨胀量，调整该温度下的间距补偿量；

S4、控制转动件的转动角、转动速度，调整对应透镜座位移。

在所述S2中，当处理单元监测到对应透镜座的周向某位置的温度和其他位置的位置相差较大时，控制对应冷却微流道14的进水端的进水流量或速度。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，做进一步限定。

本实施例中沿着透镜的厚度，冷却微流道14的等间距排布，以提高对应透镜和透镜座的冷却效果。

实施例三

本实施例在实施例一或实施例二的基础上，做进一步限定。

本实施例中，每个冷却微流道14总是从靠近辐照区域的弧形段15开始进水，依次通过每个连接段16和弧形段15，并从非辐照区域的边缘排出水。

本实施例由进水端至出水端中的水流逐渐由层流状向絮流状开始过渡。

需要说明的是，水冷筒11总是通过通孔连接冷却微流道14中的弧形段15，而从靠近辐照区域的弧形段15开始进水则需要对冷却微流道14或水冷筒11的结构进行改进。水冷筒11能够有部分表面覆盖至透镜的非辐照区域的表面；或如图4所示在弧形段15的进水口引入一条新的进水通道19。

本实施例中水流动的方式取决于雷诺数。对于非圆形管道 ,雷诺数为，式中，/>为水流速度，/>为当量直径，/>为水流的运动粘度；其中，水流速度为：/>，式中，n为管道数，U为总流量，d和h分别为管道的宽度和深度；当量直径为：；则/>。

在雷诺数时，为层流；雷诺数/>时，为絮流。层流是指流体在流动过程中两层之间没有相互混渗,其冲击力较大，相对于絮流，层流在每个弧形段15上首末端的传热系数变化率较小，这将进一步减小每个阶梯中各部分位置的温度差异性，进一步修正了现有技术中的偏心温度梯度的问题，进一步保证透镜的透镜座四周的膨胀程度基本一致，使得每次的温度补偿更加精准。

本实施例中层流状向絮流状过渡的方法不限于采用减小冷却微流道14的宽度和深度的和，即在水流的方向上，冷却微流道14的截面是变化的。

本实施例中随着水流逐渐向透镜的边缘靠近，絮流可以带来更好的换热效果，同时冲击力更小，用于补偿层流的换热热量，保持透镜整体的换热总量基本不变。本实施例中絮流的设置可以进一步减小透镜座的间距补偿量。

本实施例从透镜的本身结构和水冷散热设计出发，通过控制透镜梯度均匀散热，使得透镜的温度梯度趋近于中心向四周梯度扩散，减少了周向支撑结构的热变形差，进而减小了热补偿量。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，包括：扩束镜筒，设置在所述扩束镜筒内部的若干透镜，以及水冷筒，其特征在于，

每个所述透镜均安装于对应透镜座上，所述透镜座的周向设置有温度采集单元；

所述透镜的非辐照区域设置有若干冷却微流道；所述非辐照区域为环形结构，与对应透镜同心设置；每个所述透镜座的表面设置有所述水冷筒，所述水冷筒与对应所述透镜上的所述冷却微流道连通；若干所述冷却微流道在所述非辐照区域内均匀分布，且每个所述冷却微流道呈现扇形结构；

所述透镜包括：第一透镜、第二透镜和第三透镜；所述第一透镜和所述第三透镜对应所述透镜座沿所述扩束镜筒的长度方向滑动，以补偿所述透镜座的热膨胀量；其中，滑动量由所述透镜座周向温度和周向温度差决定；

先通过水冷保证所述透镜和所述透镜座的周向的温度一致性，再滑动所述透镜座补偿所述透镜座的热膨胀量。

2.根据权利要求1所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述冷却微流道包括：若干弧形段和连接段；从所述透镜的辐照区域边缘向透镜边缘方向，所述弧形段的长度依次增大，相邻所述弧形段之间的间距相等；所述连接段用于衔接相邻所述弧形段。

3.根据权利要求1所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述水冷筒为环形结构，所述透镜座与所述水冷筒嵌套设置，所述透镜座上设置有通孔，用于所述水冷筒和所述冷却微流道的连通。

4.根据权利要求2所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：每个冷却微流道由进水端至出水端中的水流逐渐由层流状向絮流状过渡。

5.根据权利要求4所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述进水端设置在靠近所述辐照区域的所述弧形段上。

6.根据权利要求5所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述冷却微流道的截面为矩形结构，且所述冷却微流道的截面的长度和宽度的总和逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述扩束镜筒包括：主镜筒、次镜筒，以及设置在所述主镜筒和所述次镜筒之间的连接镜筒；

所述主镜筒和所述次镜筒的内壁上设置有滑动槽，所述第一透镜和所述第三透镜对应所述透镜座通过移动块与所述滑动槽滑动连接；

所述连接镜筒的两端连接有转动件，所述转动件与所述移动块螺纹连接，所述转动件能够自转动。

8.根据权利要求1所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述冷却微流道的截面为矩形。

9.根据权利要求7所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：包括：控制系统，所述控制系统包括：温度采集单元、处理单元和控制器；所述温度采集单元设置在每个所述透镜座上，用于监测每个所述透镜座的周向温度和温度差；所述处理单元用于计算所述透镜座当前温度下的热膨胀量，并通过所述控制器控制启动所述转动件的转动。

10.根据权利要求9所述的一种基于水冷的自动温度补偿的变倍扩束镜，其特征在于：所述转动件在0.03～0.05s内启动和停止，最小定位误差为0.01～0.03μm。