SK501352014U1 - Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam - Google Patents

Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam Download PDF

Info

Publication number
SK501352014U1
SK501352014U1 SK50135-2014U SK501352014U SK501352014U1 SK 501352014 U1 SK501352014 U1 SK 501352014U1 SK 501352014 U SK501352014 U SK 501352014U SK 501352014 U1 SK501352014 U1 SK 501352014U1
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
optical system
laser
laser beam
divergence
lens
Prior art date
Application number
SK50135-2014U
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK7517Y1 (en
Inventor
Pavol Kubosek
Viktor Dubec
Andrej Hubinsky
Original Assignee
Kvant Spol S R O
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kvant Spol S R O filed Critical Kvant Spol S R O
Priority to SK50135-2014U priority Critical patent/SK7517Y1/en
Publication of SK501352014U1 publication Critical patent/SK501352014U1/en
Publication of SK7517Y1 publication Critical patent/SK7517Y1/en

Links

Abstract

The optical system according to the invention has in the path of the laser beam placed at least one computer-controllable lens (2) with an electronically tunable optical power to control the divergence of the laser beam at incident surfaces. The system also contains at least one lens (1). The diameter of the laser beam in the area of incident surfaces at different distances from the laser according to the invention can be adapted to the particular distances by means of an optical system of each impact area for achieving equal the diameter of the laser beam at each impact area. The intensity of the laser beam can be also adjusted without loss of power so as not to threaten a person close to the projected beams. The optical system can be used to create the effect of actively controllable diameter of the laser beam during laser show, in advertisement or in laser welding.

Description

Optická sústava určená na elektronické ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku vytváraného laserovým zariadením.Optical system designed to electronically control the divergence of a laser beam generated by a laser device.

Oblasť technikyTechnical field

Technické riešenie sa týka optickej sústavy na ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku pomocou elektronicky ovládateľnej šošovky.The technical solution relates to an optical system for controlling the divergence of a laser beam by means of an electronically controllable lens.

Doterajší stav technikyPrior art

V súčasnosti sa elektronické šošovky používajú najmä v aplikáciách zameraných na zachovanie predmetu alebo scény v ohnisku optickej sústavy, v ktorej je elektronická šošovka použitá, kým sa predmet alebo optická sústava pohybuje.At present, electronic lenses are used primarily in applications aimed at maintaining an object or scene in the focus of the optical system in which the electronic lens is used while the object or optical system is moving.

Aktívne okamžité prispôsobovanie rozbiehavosti laserových zväzkov v lasershow prakticky neexistuje. Rozbiehavosť, a teda aj priemer laserových zväzkov bola doteraz počas lasershow nemenná. Bezpečnosť je pri lasershow zabezpečovaná len mechanickými prekážkami a prispôsobovaním výkonu laserov.Active instantaneous adjustment of the divergence of the laser beams in the laser show is practically non-existent. The divergence, and thus also the diameter of the laser beams, has so far been constant during the laser show. During a laser show, safety is ensured only by mechanical obstacles and by adjusting the performance of the lasers.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Tieto nevýhody odstraňuje optická sústava podľa technického riešenia, ktorej podstata spočíva v tom, Že do dráhy laserového zväzku je umiestnená najmenej jedna elektronická šošovka s preladiteľnou optickou mohutnosťou φ v rozsahu od -100 do 100 dpt, kde dpt=m·' predstavuje jednotku dioptrií. Optická mohutnosť elektronických šošoviek je ovládateľná počítačom. Pri zmene optickej mohutnosti elektronickej šošovky dochádza k zmene rozbiehavosti zväzku, čo vedie k zmene priemeru zväzku na danej dopadovej ploche.These disadvantages are eliminated by the optical system according to the technical solution, the essence of which consists in the fact that at least one electronic lens with a tunable optical power φ in the range from -100 to 100 dpt is placed in the path of the laser beam, where dpt = m · 'represents a unit of diopters. The optical power of electronic lenses is controllable by a computer. When the optical power of the electronic lens changes, the divergence of the beam changes, which leads to a change in the diameter of the beam on the given impact surface.

Optická sústava môže okrem elektronickej šošovky s preladiteľnou optickou mohutnosťou obsahovať najmenej jednu štandardnú šošovku s optickou mohutnosťou v rozsahu od -16 do 3 dpt.The optical system may comprise, in addition to the electronic lens with tunable optical power, at least one standard lens with an optical power in the range of -16 to 3 dpt.

Optickú sústavu podľa technického riešenia možno použiť na vytvorenie efektu aktívne ovládateľnej rozbiehavosti laserového zväzku v lasershow, reklame, pri laserovom zváraní. Na vykresľovanie obrazcov s variabilnou šírkou čiary pri lasershow ide o nový unikátny efekt s možnosť prispôsobenia rozbiehavosti laserového zväzku danému priestoru s ohľadom na vzdialenosť jeho dopadových plôch od lasera.The optical system according to the technical solution can be used to create the effect of actively controllable divergence of the laser beam in laser show, advertising, during laser welding. This is a new unique effect for drawing patterns with a variable line width during a laser show, with the possibility of adapting the divergence of the laser beam to the given space with regard to the distance of its impact surfaces from the laser.

Optickú sústavu možno použiť na aktívne zvýšenie bezpečnosti v lasershow pri zachovaní svetelného výkonu pomocou zväčšovania priemeru laserových zväzkov premietaných do blízkosti osôb.The optical system can be used to actively increase safety in a laser show while maintaining light output by increasing the diameter of laser beams projected close to people.

Laserové zväzky, ktoré sa premietajú do blízkosti osôb, sú tým bezpečnejšie, čím majú menšiu intenzitu. Pri danom výkone lasera sa intenzita zväzku na danej dopadovej ploche zmenšuje so zväčšujúcim sa priemerom zväzku. Úpravou priemeru laserového zväzku pomocou elektronickej šošovky s preladiteľnou optickou mohutnosťou sa teda dajú prispôsobiť laserové efekty, ktoré sa premietajú do blízkosti osôb tak, aby sa zvýšila bezpečnosť osôb bez znižovania výkonu daného lasera.The lower the intensity of the laser beams that are projected close to people, the safer they are. At a given laser power, the beam intensity on a given impact surface decreases with increasing beam diameter. By adjusting the diameter of the laser beam by means of an electronic lens with adjustable optical power, it is thus possible to adapt the laser effects which are projected close to persons so as to increase the safety of persons without reducing the power of the laser.

Prehľad obrázkov na výkresochOverview of figures in the drawings

Na obr. 1 a 2 je zobrazená optická sústava obsahujúca postupne bežnú šošovku 1, šošovku 2 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou a bežnú šošovku 3.In FIG. 1 and 2 show an optical system comprising successively a conventional lens 1, a lens 2 with an electronically controllable optical power and a conventional lens 3.

Na obr. 1 je znázornený stav, keď sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku θ=0°.In FIG. 1 shows the state when the input divergence of the passing beam θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Na obr. 2 je znázornený stav, keď optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z θ=0° na vstupe na Θ=8,4Ο na výstupe.In FIG. 2 shows the state when the optical system changes the beam divergence from θ = 0 ° at the input to Θ = 8.4 Ο at the output.

Na obr. 3 a 4 je zobrazený optická sústava obsahujúca postupne dve šošovky 4 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou (označené ako 4a, 4b).In FIG. 3 and 4 show an optical system comprising successively two lenses 4 with an electronically controllable optical power (designated 4a, 4b).

Na obr. 3 je znázornený stav, keď sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku θ=0°.In FIG. 3 shows the state when the input divergence of the passing beam θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Na obr. 4 je znázornený stav, keď optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z θ=0° na vstupe na θ= 12,18° na výstupe.In FIG. 4 shows a state where the optical system changes the beam divergence from θ = 0 ° at the input to θ = 12.18 ° at the output.

Na obr. 5 a 6 je zobrazená optická sústava obsahujúca jednu šošovku 5 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou.In FIG. 5 and 6 show an optical system comprising one lens 5 with an electronically controllable optical power.

Na obr. 5 je znázornený stav, keď optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z θ=0° na vstupe na θ=5,73° na výstupe.In FIG. 5 shows a state where the optical system changes the beam divergence from θ = 0 ° at the input to θ = 5.73 ° at the output.

Na obr. 6 je znázornený stav, keď optická sústava mení rovnobežný zväzok na vstupe na zbiehavý 0=0,57° na výstupe.In FIG. 6 shows a state where the optical system changes a parallel beam at the input to a converging 0 = 0.57 ° at the output.

Príklady uskutočneniaExamples of embodiments

Predložené technické riešenie je ďalej podrobnejšie opísané a vysvetlené pomocou príkladov uskutočnenia. Vo všetkých príkladoch bol použitý na vstupe do optickej sústavy laserový zväzok s priemerom 10 mm.The present technical solution is further described and explained in more detail by means of exemplary embodiments. In all examples, a laser beam with a diameter of 10 mm was used at the entrance to the optical system.

Príklad IExample I

Optická sústava znázornená na obr. 1 obsahuje bežnú šošovku 1 s optickou mohutnosťou φ=2 dpt, šošovku 2 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -1 do -5 dpt a bežnú šošovku 3 s optickou mohutnosťou ¢7=-14,28 dpt. Vzdialenosť medzi šošovkami 1 a 2 je 200 mm a vzdialenosť medzi šošovkami 2 a 3 je 358,6 mm. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka 2 má optickú mohutnosť φ=-\ dpt. V tomto stave sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku θ=0°.The optical system shown in FIG. 1 comprises a conventional lens 1 with an optical power φ = 2 dpt, a lens 2 with an electronically controllable optical power in the range φ from -1 to -5 dpt and a conventional lens 3 with an optical power ¢ 7 = -14.28 dpt. The distance between lenses 1 and 2 is 200 mm and the distance between lenses 2 and 3 is 358.6 mm. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lens 2 has an optical power φ = - \ dpt. In this state, the input divergence of the passing beam θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Príklad 2Example 2

Optická sústava znázornená na obr. 2 obsahuje bežnú šošovku 1 s optickou mohutnosťou φ=2 dpt, šošovku s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou 2 v rozsahu φ od -1 do -5 dpt a bežnú šošovku 3 s optickou mohutnosťou ¢)=-14,28 dpi. Vzdialenosť medzi šošovkami 1 a 2 je 200 mm a vzdialenosť medzi šošovkami 2 a 3 je 358,6 mm. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka 2 má optickú mohutnosť ¢)=-5 dpt. V tomto stave optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z 0=0° na vstupe na Θ=8,4Ο na výstupe.The optical system shown in FIG. 2 contains a conventional lens 1 with an optical power φ = 2 dpt, a lens with an electronically controllable optical power 2 in the range φ from -1 to -5 dpt and a conventional lens 3 with an optical power ¢) = - 14.28 dpi. The distance between lenses 1 and 2 is 200 mm and the distance between lenses 2 and 3 is 358.6 mm. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lens 2 has an optical power ¢) = - 5 dpt. In this state, the optical system changes the beam divergence from 0 = 0 ° at the input to Θ = 8.4 Ο at the output.

Príklad 3Example 3

Optická sústava znázornená na obr. 3 obsahuje dve šošovky 4a, 4b s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od 20 do 100 dpt. Vzdialenosť medzi šošovkami 4a, 4b je 20 mm. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovky majú optickú mohutnosť ¢)=100 dpt. V tomto stave sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku θ=0°.The optical system shown in FIG. 3 comprises two lenses 4a, 4b with electronically controllable optical power in the range φ from 20 to 100 dpt. The distance between the lenses 4a, 4b is 20 mm. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lenses have an optical power ¢) = 100 dpt. In this state, the input divergence of the passing beam θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Príklad 4Example 4

Optická sústava znázornená na obr. 4 obsahuje dve šošovky 4a, 4b s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od 20 do 100 dpt. Vzdialenosť medzi šošovkami 4a, 4b je 20 mm. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovky majú optickú mohutnosť ¢)=20 dpt. V tomto stave optická sústava mení nerozbiehavý zväzok na vstupe na zbiehavý Θ=18,18° na výstupe.The optical system shown in FIG. 4 comprises two lenses 4a, 4b with electronically controllable optical power in the range φ from 20 to 100 dpt. The distance between the lenses 4a, 4b is 20 mm. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lenses have an optical power ¢) = 20 dpt. In this state, the optical system changes the diverging beam at the input to converging Θ = 18.18 ° at the output.

Príklad 5Example 5

Optická sústava znázornená na obr. 5 obsahuje jednu šošovku 5 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -100 do I dpt. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka má optickú mohutnosť ¢9=-100 dpt. V tomto stave optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z θ=0° na vstupe na θ=53,13° na výstupe.The optical system shown in FIG. 5 contains one lens 5 with electronically controllable optical power in the range φ from -100 to I dpt. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lens has an optical power ¢ 9 = -100 dpt. In this state, the optical system changes the beam divergence from θ = 0 ° at the input to θ = 53.13 ° at the output.

Príklad 6 ’Example 6 ’

Optická sústava znázornená na obr. 5 obsahuje jednu šošovku 5 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -100 do Idpt. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka má optickú mohutnosť ¢)=1 dpt. V tomto stave optická sústava mení rovnobežný zväzok na vstupe na zbiehavý zväzok θ=0,57° na výstupe.The optical system shown in FIG. 5 contains one lens 5 with an electronically controllable optical power in the range φ from -100 to Idpt. The thin solid line shows the passage of light rays through the optical system in a state where the lens has an optical power ¢) = 1 dpt. In this state, the optical system changes the parallel beam at the input to a converging beam θ = 0.57 ° at the output.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Optickú sústavu lasera určená na elektronické ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku podľa technického riešenia je možné použiť na nastavovanie rozbiehavosti laserového zväzku v lasershow, na prispôsobenie priemeru laserového zväzku vzdialenosti dopadových plôch od lasera a na prispôsobenie laserového zväzku blízkosti osôb. Hlavné využitie nájde uvedený spôsob v reklame, lasershow, ale tiež pri laserovom zváraní.The laser optical system intended for electronic control of the laser beam divergence according to the technical solution can be used to adjust the laser beam divergence in the laser show, to adjust the diameter of the laser beam to the distance of the impact surfaces from the laser and to adapt the laser beam to people. The main use is found in advertising, laser show, but also in laser welding.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION 1. Optická sústava určená na elektronické ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku vytváraného laserovým zariadením, vyznačujúca sa tým, že v dráhe laserového zväzku je umiestnená najmenej jedna počítačom ovládateľná šošovka (2) s elektronicky preladiteľnou optickou mohutnosťou v rozsahu (p od -100 do 100 dpt.An optical system for electronically controlling the divergence of a laser beam generated by a laser device, characterized in that at least one computer-operable lens (2) with an electronically tunable optical power in the range (p from -100 to 100 dpt) is located in the path of the laser beam. 2. Optická sústava podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že obsahuje najmenej jednu šošovku (1) s optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -16 do 3 dpt.Optical system according to claim 1, characterized in that it comprises at least one lens (1) with an optical power in the range φ from -16 to 3 dpt.
SK50135-2014U 2014-11-03 2014-11-03 Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam SK7517Y1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50135-2014U SK7517Y1 (en) 2014-11-03 2014-11-03 Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50135-2014U SK7517Y1 (en) 2014-11-03 2014-11-03 Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK501352014U1 true SK501352014U1 (en) 2016-03-01
SK7517Y1 SK7517Y1 (en) 2016-08-01

Family

ID=55362104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50135-2014U SK7517Y1 (en) 2014-11-03 2014-11-03 Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK7517Y1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK7517Y1 (en) 2016-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107771299B (en) Optical element arrangement for changing beam parameter product in laser delivery system
US9285593B1 (en) Method and apparatus for shaping focused laser beams
JP6373421B2 (en) Arrangement structure of optical elements for focusing a nearly collimated beam
US8854737B2 (en) Collimator device and laser light source
JP2017530867A5 (en)
MX2009004286A (en) Device for laser-optical eye surgery.
US20170151630A1 (en) Device for heating to generate uniform motlen pool
US11347068B2 (en) Device and method for laser material processing
JP2020044579A5 (en) Laser reflow device
US10061121B2 (en) Optical structure for vehicle
RU2019106504A (en) RADIATION-BASED SKIN TREATMENT
JP6779313B2 (en) Laser optics and head
US20150009583A1 (en) Dynamic laser beam shaping methods and systems
KR20130096154A (en) Optical system for laser optical rectification and wave front control
WO2014036628A1 (en) Telescopic control of high power laser propagation
EP3588944A3 (en) Laser projector
Laskin Achromatic refractive beam shaping optics for broad spectrum laser applications
JP2017205806A5 (en) Laser processing equipment
US11712754B2 (en) Device and method for laser-based separation of a transparent, brittle workpiece
SK501352014U1 (en) Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam
CN105301781A (en) Optical system capable of eliminating zero pole and optical field divergence angle regulation method thereof
WO2019212605A3 (en) Technique for dynamically controlling the incoupler of a beam steering device
Laskin et al. Applying of refractive spatial beam shapers with scanning optics
RU2017131836A (en) A method of processing edges with a multi-channel laser
KR20190001631A (en) Optical System for Changing Homogenized Laser Beam Size