CN217739629U - 光束调整结构及激光透镜装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种光束调整结构及激光透镜装置，所述光束调整结构包括：主体镜筒、第一镜筒、第一透镜以及第一移动组件；所述主体镜筒的第一端上设有至少一条轴向平行的第一滑槽；所述第一透镜固定安装在所述第一镜筒上；所述第一镜筒嵌套在所述主体镜筒内并由所述第一滑槽进行限位；所述第一移动组件推动所述第一镜筒沿所述第一滑槽进行水平轴向移动，调整所述第一透镜与固定透镜之间的距离；该技术方案，可以避免使用过程中出现光轴不一致情形，提高了光束调整的准确性和稳定性。

Description

光束调整结构及激光透镜装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是一种光束调整结构及激光透镜装置。

背景技术

激光光源具有极好的单色性、相干性、方向性以及极高的亮度，因此被广泛应用于多个领域。通常激光器等光源发出的光束直径一般较小，不能完全满足各种现场需求；因此在实际使用中，往往对光束直径需要调整后才能够使用，一般是采用扩(缩)束镜来改变激光光束直径和发散角来实现调整，另外，在需要将点光源等非平行光束转化为平行光束场景中，也需要对光束进行调整，如使用高精度的准直镜来确保光路稳定。

目前，光束调整技术通常是在光学平台上进行调节的，例如，把设计好的扩(缩)束镜、准直镜等调节元件置于与各类光源(如激光器出光口处)一定距离处，并确认其中心轴和光束中心轴一致后，通常是利用螺纹样式镜筒旋转方式来调整透镜之间距离，由此实现对光束进行扩(缩)束、准直等。

然而上述光束调整技术在使用中存在明显缺陷，由于螺纹样式镜筒旋转结构，容易受到温度变化等外部因素影响而引发偏差，从而容易导致光-镜不同轴的情形；螺纹设计加工较为精密的镜筒虽然短距离方面较易实现精确调整，但应对中长距离时旋转圈数较多，过程中出现镜轴偏差或元器件磨损的几率将较为明显的上升。以激光扩束为例，扩束镜受加工等外部因素的影响，实际情况中光镜轴就不是完全的精准对心，在旋转推进调整过程中，容易产生输出激光光束的准直性发生变化而成为汇聚或者发散光束，不能满足现场应用的需求。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述至少一个技术缺陷，提供一种光束调整结构及激光透镜装置，以提高光束调整的准确性和稳定性。

一种光束调整结构，包括：主体镜筒、第一镜筒、第一透镜以及第一移动组件；

所述主体镜筒的第一端上设有至少一条轴向平行的第一滑槽；

所述第一透镜固定安装在所述第一镜筒上；

所述第一镜筒嵌套在所述主体镜筒内并由所述第一滑槽进行限位；

所述第一移动组件推动所述第一镜筒沿所述第一滑槽进行水平轴向移动，调整所述第一透镜的位置。

在一个实施例中，所述主体镜筒的第二端内设有固定透镜；

所述主体镜筒的第二端上设有外螺纹，所述固定透镜内置在带有内螺纹的固定套筒内环的台阶面上；

其中，所述固定套筒通过旋转方式固定安装在所述主体镜筒上。

在一个实施例中，所述的光束调整结构，还包括：连接所述主体镜筒第二端的第二镜筒、第二透镜以及第二移动组件；

所述主体镜筒的第二端上设有至少一条轴向平行的第二滑槽；

所述第二透镜固定安装在所述第二镜筒上；

所述第二镜筒嵌套在所述主体镜筒内并由所述第二滑槽进行限位；

所述第二移动组件推动所述第二镜筒沿所述第二滑槽进行水平轴向移动，调整所述第二透镜与固定透镜之间的距离。

在一个实施例中，所述固定透镜内置通过主镜固定卡环固定在所述主体镜筒内部的中部位置。

在一个实施例中，所述主体镜筒、固定套筒和第一镜筒的截面为圆形且同轴设计。

在一个实施例中，所述主体镜筒、第一镜筒和第二镜筒的截面为圆形且同轴设计。

在一个实施例中，所述第一滑槽的数量为两条，所述第一滑槽由所述主体镜筒的第一端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置。

在一个实施例中，所述第二滑槽的数量为两条，所述第二滑槽由所述主体镜筒的第二端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置。

在一个实施例中，所述第一镜筒的两侧设有卡入所述第一滑槽内的第一突出部，所述第一透镜通过第一固定卡环安装在第一镜筒内的台阶面上。

在一个实施例中，所述第二镜筒的两侧设有卡入所述第二滑槽内的第二突出部，所述第二透镜通过第二固定卡环安装在第二镜筒内的台阶面上。

在一个实施例中，所述第一移动组件包括套设在所述主体镜筒的第一端上的第一前端卡环和第一后端卡环；其中，所述第一镜筒的第一突出部由所述第一前端卡环和第一后端卡环夹持，所述第一前端卡环和第一后端卡环推动所述第一镜筒进行水平轴向移动。

在一个实施例中，所述第二移动组件包括套设在所述主体镜筒的第二端上的第二前端卡环和第二后端卡环；其中，所述第二镜筒的第二突出部由所述第二前端卡环和第二后端卡环夹持，所述第二前端卡环和第二后端卡环推动所述第二镜筒进行水平轴向移动。

在一个实施例中，所述第一前端卡环和第一后端卡环设有内螺纹，且与所述主体镜筒的第一端上的外螺纹啮合；其中，所述第一前端卡环和第一后端卡环通过旋转方式推动所述第一镜筒水平轴向移动。

在一个实施例中，所述第二前端卡环和第二后端卡环设有内螺纹，且与所述主体镜筒的第二端上的外螺纹啮合；其中，所述第二前端卡环和第二后端卡环通过旋转方式推动所述第二镜筒水平轴向移动。

一种激光透镜装置，包括：上述的光束调整结构和固定平台；

所述光束调整结构设置在固定平台上，且位于激光器出口处，所述激光器输出激光光束进入所述光束调整结构，由所述光束调整结构改变激光光束。

上述光束调整结构及激光透镜装置，通过移动组件套设在主体镜筒带滑槽的一端上，镜筒及其透镜通过滑槽限位而进行水平轴向移动，由此调整透镜与固定透镜之间的距离，透镜在整个调整过程中始终保持在水平轴向上移动，使其相对于固定透镜的发射角度维持不变，其所实现精度可充分保证元件于最初自然状态下保持光镜轴的高度一致，避免使用过程中出现光轴不一致情形，提高了光束调整的准确性和稳定性。

附图说明

图1是光束调整结构的结构示意图；

图2是一个实施例的光束调整结构的爆炸图；

图3是一个实施例的光束调整结构示意图；

图4是一个实施例的光束调整结构的截面示意图；

图5是另一个实施例的光束调整结构的爆炸图；

图6是另一个实施例的光束调整结构的组合示意图；

图7是一个实施例的激光透镜装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，由于篇幅限制，无法列举所有技术方案，以下实施例中仅提供了部分实施方案，本申请中所描述的“第一”和“第二”仅用于区分不同对象，不具有实质性区别意义。

本申请实施例所指的光束调整结构100，其可以是指一种用于对光束进行调整的装置，比如，扩束镜、缩束镜以及准直镜，其作用是对各类光源进行光束直径调整、准直性调控或者其他对光束进行调整控制的用途。

在一个实施例中，参考图1所示，图1是光束调整结构的结构示意图；如图示，本实施例所提供的光束调整结构100包括：主体镜筒1、第一镜筒21、第一透镜22以及第一移动组件3等部件。

在主体镜筒1的第一端上设有至少一条轴向平行的第一滑槽11a，主体镜筒1作为整个结构的承载主体；优选的，第一滑槽11a的数量可以设置成两条，分布在主体镜筒1的直径位置上，滑槽由主体镜筒1的第一端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置；当然，实际应用当中也可以根据需求来设置滑槽的数量，其详细技术方案在此不再赘述。

第一透镜22固定安装在第一镜筒21上，第一镜筒21嵌套在主体镜筒1内并由第一滑槽11a进行限位；在调整过程中，第一移动组件3推动第一镜筒21沿第一滑槽11a进行水平轴向移动，调整第一透镜22的位置。

优选的，主体镜筒1、固定套筒13和第一镜筒21的截面为圆形且同轴设计；在第一透镜22移动时，可以确保第一透镜22在移动过程中光镜同轴不变。

上述实施例的技术方案，利用第一移动组件3套设在主体镜筒1带滑槽的一端上，第一镜筒21及其上安装的第一透镜22通过第一滑槽11a限位而进行水平轴向移动，在调整第一透镜22的位置时，第一透镜22在整个调整过程中始终保持在水平轴向上移动，其发射角度维持不变，其所实现精度可充分保证元件于最初自然状态下保持光镜轴的高度一致，水平轴向上不会发生任何位移，避免使用过程中出现光轴不一致情形，从而提高了光束调整的准确性和稳定性。

参考图2和图3所示，图2是一个实施例的光束调整结构的爆炸图，图3是一个实施例的光束调整结构的组合示意图；作为实施例之一，在主体镜筒1的第二端内设有固定透镜12；在此处，固定透镜12是指以固定方式安装的透镜，固定透镜12相对于主体镜筒1是保持不动的，固定套筒13与主体镜筒1通过螺纹方式连接，在主体镜筒1的第二端上设有外螺纹，主体镜筒1的外螺纹与固定透镜12的内螺纹紧密啮合，固定透镜12内置在带有内螺纹的固定套筒13内环的台阶面上，然后固定套筒13通过旋转方式固定安装在主体镜筒1上，确保固定透镜12稳固的固定安装在主体镜筒1的第二端上，上述方案是其中一种固定透镜12安装方式，实际使用中可以根据需求来进行设计。

上述实施例的方案，通过调整第一透镜22的位置，使其与固定透镜12之间的距离变化时，第一透镜22在整个调整过程中始终保持在水平轴向上移动，其相对于固定透镜12的发射角度维持不变，其所实现精度可充分保证元件于最初自然状态下保持光镜轴的高度一致。

对于第一镜筒21及第一移动组件3的结构，作为实施例，第一镜筒21的两侧设有卡入第一滑槽11a内的第一突出部21a，第一透镜22通过第一固定卡环23安装在第一镜筒21内的台阶面上；同时，第一移动组件3包括套设在主体镜筒1的第一端上的第一前端卡环31和第一后端卡环32；其中第一镜筒21的第一突出部21a由第一前端卡环31和第一后端卡环32夹持，第一前端卡环31和第一后端卡环32推动第一镜筒21进行水平轴向移动；优选的，第一前端卡环31和第一后端卡环32设有内螺纹，且与主体镜筒1的第一端上的外螺纹啮合；其中第一前端卡环31和第一后端卡环32通过旋转方式推动第一镜筒21水平轴向移动。

上述技术方案中，调整第一镜筒21时，通过同时旋转第一前端卡环31和第一后端卡环32确保其沿中轴方向做水平移动，确保光路中轴一致性，该技术方案双卡环设计确保了进行细微调节的可行性，有效涵盖各类实际应用场景中不同镜筒间距离的调控要求，对不同场景的适应性更好，可充分兼顾结构简便性，操作简易性，性能全面性和稳定性，以及高精准度特性。

在另一个实施例中，参考图5和图6所示，图5是另一个实施例的光束调整结构的爆炸图，图6是另一个实施例的光束调整结构的组合示意图；本实施例所提供的光束调整结构100包括：主体镜筒1、固定透镜12、第一镜筒21、第一透镜22、第一移动组件3、第二镜筒41、第二透镜42以及第二移动组件5等部件；相对于前述实施例的方案，本实施例在主体镜筒1的第二端上设置了第二镜筒41以及第二移动组件5；其中主体镜筒1的第二端上设有至少一条轴向平行的第二滑槽11b；第二透镜42固定安装在第二镜筒41上；第二镜筒41嵌套在主体镜筒1内并由第二滑槽11b进行限位；第二移动组件5推动第二镜筒41沿第二滑槽11b进行水平轴向移动，调整第二透镜42与固定透镜12之间的距离。

优选的，在本实施例的光束调整结构100中，固定透镜12内置通过主镜固定卡环14固定在主体镜筒1内部的中部位置。对于固定透镜12的数量根据实际需求进行设置，可以设置多个。进一步的，在上述方案中，主体镜筒1、第一镜筒21和第二镜筒41的截面为圆形且同轴设计；在此结构中，固定透镜12、第一透镜22和第二透镜42等在安装后光镜轴是固定的，在调整过程中，保证了光镜轴不变。

作为实施例，第二镜筒41和第二移动组件5与上述第一镜筒21和第一移动组件3形成镜像设计，第二滑槽11b的数量可以为两条，第二滑槽11b由主体镜筒1的第二端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置。第二镜筒41的两侧设有卡入第二滑槽11b内的第二突出部41a，第二透镜42通过第二固定卡环43安装在第二镜筒41内的台阶面上。

进一步的，第二移动组件5包括套设在主体镜筒1的第二端上的第二前端卡环51和第二后端卡环52；其中第二镜筒41的第二突出部41a由第二前端卡环51和第二后端卡环52夹持，第二前端卡环51和第二后端卡环52推动第二镜筒41进行水平轴向移动。优选的，第二前端卡环51和第二后端卡环52设有内螺纹，且与主体镜筒1的第二端上的外螺纹啮合；其中第二前端卡环51和第二后端卡环52通过旋转方式推动第二镜筒41水平轴向移动。

需要说明的是，主体镜筒1也可以采用更多滑槽数量设置，在旋转相关的卡环时，可以设计为手动方式，也可以设计成电动滑轨方式来推进，对于固定透镜的使用，可以根据不同场景需要来设置不同参数的透镜及其放置位置，对于主体镜筒1两端的直径大小，根据实际需求进行设定；同时，为了实现光镜轴更加精准对心，在元件的加工精度上可以做更高要求。

如图5和6所示的光束调整结构100，在安装时，首先将需要使用的固定透镜12安装到主体镜筒1内的目标位置，并通过主镜固定卡环14进行固定，确保中轴与主体镜筒1的中轴一致；然后再安装两侧镜筒，安装方法如下：将第一透镜22装配到第一镜筒21由第一固定卡环23进行固定，将第二透镜42装配到第二镜筒41由第二固定卡环43进行固定；然后在主体镜筒1两端分别旋入第一前端卡环31和第二前端卡环51，再分别放入第一镜筒21和第二镜筒41，再从两端分别旋入第一后端卡环32和第二后端卡环52，从而将第一镜筒21和第二镜筒41进行固定。

在使用过程中，当需要调整第一镜筒21时，通过同时旋转第一前端卡环31和第一后端卡环32确保其沿中轴方向做水平移动，确保光路中轴一致性；调整第二镜筒41原理相同。

本实施例的技术应用于对光束进行扩束、缩束以及准直等场景时，通常在光束调整结构100装配后，先对整体性能进行预测试，保证第一镜筒和第二镜筒通过旋转操作来实现水平光轴方向移动过程中不出现旋转偏差；然后对光束调整结构100对应不同输出距离的光斑形状及面积进行测试，确保光束调整结构100的扩束、缩束以及准直输出效果。

综上所述，本申请的光束调整结构具有如下优点：可以有效兼顾扩束、缩束、准直及缩放等不同功能；元件精度可充分保证元件于最初自然状态下保持光镜轴高度一致；可以最大程度的避免使用过程中出现的光轴不一致情形；可以实现目标距离精微调节的效果；有效涵盖各类实际应用场景中不同镜筒间距离的调控要求；整体设计简便、易于操作和验证实际使用效果，也有利于保养及维修；可以同时有效应对其余类别外部环境因素的影响，如温度波动，元件可能出现的材料疲劳、特定结构元件磨损等；可依据实际目标需求实现固定透镜和两侧透镜的灵活配置；可调控点数目(如透镜数目及各参数选择)较多，整体容错率高，调控/修正方便，不同工况适应性优秀，节省人力、时间等方面资源。

下面阐述激光透镜装置的实施例。

参考图7所示，图7是一个实施例的激光透镜装置结构示意图；本实施例提供的激光透镜装置包括前面任意实施例的光束调整结构100，光束调整结构100设置在固定平台200上，并放置在激光器300出口一定距离处；其中，固定平台200是用于固定相关器件的平台；使用中，先调节光束调整结构100的中心轴和光束中心轴一致，通过光束调整结构100对光束进行扩束、缩束以及准直等处理。

上述激光透镜装置，通过光束调整结构，避免使用过程中出现光轴不一致情形，提高了光束调整的准确性和稳定性。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光束调整结构，其特征在于，包括：主体镜筒(1)、第一镜筒(21)、第一透镜(22)以及第一移动组件(3)；

所述主体镜筒(1)的第一端上设有至少一条轴向平行的第一滑槽(11a)；

所述第一透镜(22)固定安装在所述第一镜筒(21)上；

所述第一镜筒(21)嵌套在所述主体镜筒(1)内并由所述第一滑槽(11a)进行限位；

所述第一移动组件(3)推动所述第一镜筒(21)沿所述第一滑槽(11a)进行水平轴向移动，调整所述第一透镜(22)的位置。

2.根据权利要求1所述的光束调整结构，其特征在于，所述主体镜筒(1)的第二端内设有固定透镜(12)；

所述主体镜筒(1)的第二端上设有外螺纹，所述固定透镜(12)内置在带有内螺纹的固定套筒(13)内环的台阶面上；

其中，所述固定套筒(13)通过旋转方式固定安装在所述主体镜筒(1)上。

3.根据权利要求2所述的光束调整结构，其特征在于，还包括：连接所述主体镜筒(1)第二端的第二镜筒(41)、第二透镜(42)以及第二移动组件(5)；

所述主体镜筒(1)的第二端上设有至少一条轴向平行的第二滑槽(11b)；

所述第二透镜(42)固定安装在所述第二镜筒(41)上；

所述第二镜筒(41)嵌套在所述主体镜筒(1)内并由所述第二滑槽(11b)进行限位；

所述第二移动组件(5)推动所述第二镜筒(41)沿所述第二滑槽(11b)进行水平轴向移动，调整所述第二透镜(42)与固定透镜(12)之间的距离。

4.根据权利要求3所述的光束调整结构，其特征在于，所述固定透镜(12)内置通过主镜固定卡环(14)固定在所述主体镜筒(1)内部的中部位置。

5.根据权利要求4所述的光束调整结构，其特征在于，所述主体镜筒(1)、固定套筒(13)和第一镜筒(21)的截面为圆形且同轴设计；

和/或

所述主体镜筒(1)、第一镜筒(21)和第二镜筒(41)的截面为圆形且同轴设计。

6.根据权利要求5所述的光束调整结构，其特征在于，所述第一滑槽(11a)的数量为两条，所述第一滑槽(11a)由所述主体镜筒(1)的第一端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置；

和/或

所述第二滑槽(11b)的数量为两条，所述第二滑槽(11b)由所述主体镜筒(1)的第二端的端部切面沿水平轴线方向延伸设置。

7.根据权利要求6所述的光束调整结构，其特征在于，所述第一镜筒(21)的两侧设有卡入所述第一滑槽(11a)内的第一突出部(21a)，所述第一透镜(22)通过第一固定卡环(23)安装在第一镜筒(21)内的台阶面上；

和/或

所述第二镜筒(41)的两侧设有卡入所述第二滑槽(11b)内的第二突出部(41a)，所述第二透镜(42)通过第二固定卡环(43)安装在第二镜筒(41)内的台阶面上。

8.根据权利要求7所述的光束调整结构，其特征在于，所述第一移动组件(3)包括套设在所述主体镜筒(1)的第一端上的第一前端卡环(31)和第一后端卡环(32)；其中，所述第一镜筒(21)的第一突出部(21a)由所述第一前端卡环(31)和第一后端卡环(32)夹持，所述第一前端卡环(31)和第一后端卡环(32)推动所述第一镜筒(21)进行水平轴向移动；

和/或

所述第二移动组件(5)包括套设在所述主体镜筒(1)的第二端上的第二前端卡环(51)和第二后端卡环(52)；其中，所述第二镜筒(41)的第二突出部(41a)由所述第二前端卡环(51)和第二后端卡环(52)夹持，所述第二前端卡环(51)和第二后端卡环(52)推动所述第二镜筒(41)进行水平轴向移动。

9.根据权利要求8所述的光束调整结构，其特征在于，所述第一前端卡环(31)和第一后端卡环(32)设有内螺纹，且与所述主体镜筒(1)的第一端上的外螺纹啮合；其中，所述第一前端卡环(31)和第一后端卡环(32)通过旋转方式推动所述第一镜筒(21)水平轴向移动；

和/或

所述第二前端卡环(51)和第二后端卡环(52)设有内螺纹，且与所述主体镜筒(1)的第二端上的外螺纹啮合；其中，所述第二前端卡环(51)和第二后端卡环(52)通过旋转方式推动所述第二镜筒(41)水平轴向移动。

10.一种激光透镜装置，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的光束调整结构(100)和固定平台(200)；

所述光束调整结构(100)设置在固定平台(200)上，且位于激光器(300)出口处，所述激光器(300)输出激光光束进入所述光束调整结构(100)，由所述光束调整结构(100)改变激光光束。

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