SK7517Y1 - 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
SK7517Y1
SK7517Y1 SK50135-2014U SK501352014U SK7517Y1 SK 7517 Y1 SK7517 Y1 SK 7517Y1 SK 501352014 U SK501352014 U SK 501352014U SK 7517 Y1 SK7517 Y1 SK 7517Y1
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
SK501352014U1 (en
Inventor
Ek Pavol Kuboĺ
Viktor Dubec
ANDREJ HUBINSKĂť
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

Landscapes

  • Lenses (AREA)

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

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

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

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 mainly used in applications aimed at preserving 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 laserových šou prakticky neexistuje. Rozbiehavosť, a teda aj priemer laserových zväzkov bola doteraz počas laserových šou nemenná. Bezpečnosť je pri laserových šou zabezpečovaná len mechanickými prekážkami a prispôsobovaním výkonu laserov.Active immediate adaptation of the divergence of the laser beams in the laser shows practically does not exist. The divergence and hence the diameter of the laser beams has so far remained constant during the laser show. The safety of laser shows is ensured only by mechanical obstacles and by adjusting the laser power.

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'1 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 overcome by the optical system according to the invention, which is based on the fact that at least one electronic lens with tunable optical power φ in the range from -100 to 100 dpt is placed in the laser beam path, where dpt = m -1 represents the dioptres unit. The optical power of electronic lenses is computer controllable. When changing the optical power of the electronic lens, the divergence of the beam changes, resulting in a change in the diameter of the beam on a 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 at least one standard optical power lens in the range of -16 to 3 dpt, in addition to an electronic tunable optical power lens.

Optickú sústavu podľa technického riešenia možno použiť na vytvorenie efektu aktívne ovládateľnej rozbiehavosti laserového zväzku v laserovej šou, reklame, pri laserovom zváraní. Na vykresľovanie obrazcov s variabilnou šírkou čiary pri laserovej šou 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 invention can be used to create the effect of actively controllable divergence of the laser beam in the laser show, advertising, during laser welding. This is a new unique effect for rendering the variable line width images with the laser show, with the ability to adjust the divergence of the laser beam to a given space with respect to the distance of its impact surfaces from the laser.

Optickú sústavu možno použiť na aktívne zvýšenie bezpečnosti v laserovej šou pri zachovaní svetelného výkonu pomocou zväčšovania priemeru laserových zväzkov premietaných do blízkosti osôb.The optical system can be used to actively increase safety in the 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.Laser beams that project close to people are safer the less they are. At a given laser power, the intensity of the beam on a given impact surface decreases as the beam diameter increases. By adjusting the diameter of the laser beam by means of an electronic lens with a tunable optical power, the laser effects that project close to the person can be adjusted to increase the safety of persons without compromising the power of the laser.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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

Na obrázku 1 je znázornený stav, keď sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku Θ = 0°.Figure 1 shows the state where the output divergence of the passing beam Θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

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

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

Na obrázku 3 je znázornený stav, keď sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku Θ = 0°.Figure 3 shows the state where the output divergence of the passing beam Θ = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Na obrázku 4 je znázornený stav, keď optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z Θ = 0° na vstupe na Θ = 12,18° na výstupe.Figure 4 shows the state when the optical system changes beam divergence from Θ = 0 ° at the inlet to Θ = 12.18 ° at the outlet.

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

Na obrázku 5 je znázornený stav, keď optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z Θ = 0° na vstupe na Θ = 5,73° na výstupe.Figure 5 shows the state when the optical system changes beam divergence from Θ = 0 ° at the inlet to Θ = 5.73 ° at the outlet.

Na obrázku 6 je znázornený stav, keď optická sústava mení rovnobežný zväzok na vstupe na zbiehavý Θ = 0,57° na výstupe.Figure 6 shows the state when the optical system changes the parallel beam at the inlet to a convergent Θ = 0.57 ° at the outlet.

SK 7517 Υ1SK 7517 Υ1

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Predložené technické riešenie je 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 invention is described and explained in more detail by way of examples. In all examples, a 10 mm diameter laser beam was used to enter the optical system.

Príklad 1Example 1

Optická sústava znázornená na obrázku 1 obsahuje bežnú šošovku j_ 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 φ = -14,28 dpt. Vzdialenosť medzi šošovkami j_ 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 = -1 dpt. V tomto stave sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku Θ = 0°.The optical system shown in Figure 1 comprises a conventional lens 1 having an optical power φ = 2 dpt, a lens 2 having an electronically controllable optical power in the range of φ from -1 to -5 dpt and a conventional lens 3 having an optical power φ = -14.28 dpt. The distance between the lenses 1 and 2 is 200 mm and the distance between the lenses 2 and 3 is 358.6 mm. The thin solid line illustrates the passage of light rays through the optical system when the lens 2 has an optical power φ = -1 dpt. In this state the output divergence of the passing beam äz = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Príklad 2Example 2

Optická sústava znázornená na obrázku 2 obsahuje bežnú šošovku i 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 φ = -14,28 dpt. Vzdialenosť medzi šošovkami J_ 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 = -5 dpt. V tomto stave optická sústava mení rozbiehavosť zväzku z Θ = 0° na vstupe na Θ = 8,4° na výstupe.The optical system shown in Figure 2 comprises a conventional lens 1 with an optical power φ = 2 dpt, a lens with an electronically controllable optical power 2 in the range of φ from -1 to -5 dpt, and a conventional lens 3 with an optical power φ = -14.28 dpt. The distance between the lenses 1 and 2 is 200 mm and the distance between the lenses 2 and 3 is 358.6 mm. The thin solid line shows the light beams passing through the optical system when the lens 2 has an optical power φ = -5 dpt. In this state, the optical system changes the divergence of the beam from Θ = 0 ° at the input to Θ = 8.4 ° at the output.

Príklad 3Example 3

Optická sústava znázornená na obrázku 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 φ = 100 dpt. V tomto stave sa na výstupe z optickej sústavy zachováva vstupná rozbiehavosť prechádzajúceho zväzku Θ = 0°.The optical system shown in Figure 3 comprises two lenses 4a, 4b with an 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 light beams passing through the optical system when the lenses have an optical power φ = 100 dpt. In this state the output divergence of the passing beam äz = 0 ° is maintained at the output of the optical system.

Príklad 4Example 4

Optická sústava znázornená na obrázku 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 φ = 20 dpt. V tomto stave optická sústava mení nerozbiehavý zväzok na vstupe na zbiehavý Θ = 18,18° na výstupe.The optical system shown in Figure 4 comprises two lenses 4a, 4b with an electronically controllable optical power in the range of φ from 20 to 100 dpt. The distance between the lenses 4a, 4b is 20 mm. The thin solid line shows the light beams passing through the optical system when the lenses have an optical power φ = 20 dpt. In this state, the optical system changes the non-diverging beam at the inlet to the convergent Θ = 18.18 ° at the outlet.

Príklad 5Example 5

Optická sústava znázornená na obrázku 5 obsahuje jednu šošovku 5 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -100 do 1 dpt. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka má optickú mohutnosť φ = -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 Figure 5 comprises one lens 5 with an electronically controllable optical power in the range of φ from -100 to 1 dpt. The thin solid line shows the light beams passing through the optical system when the lens has an optical power φ = -100 dpt. In this state, the optical system changes the divergence of the beam from Θ = 0 ° at the input to Θ = 53.13 ° at the output.

Príklad 6Example 6

Optická sústava znázornená na obrázku 5 obsahuje jednu šošovku 5 s elektronicky ovládateľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -100 do 1 dpt. Tenká plná čiara znázorňuje prechod svetelných lúčov optickou sústavou v stave, keď šošovka má optickú mohutnosť φ = 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 Figure 5 comprises one lens 5 with an electronically controllable optical power in the range of φ from -100 to 1 dpt. The thin solid line shows the light beams passing through the optical system when the lens has an optical power φ = 1 dpt. In this state, the optical system converts the parallel input beam to a converging beam Θ = 0.57 ° at the output.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Optickú sústavu lasera určená na elektronické ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku podľa technického riešenia je možné použiť na nastavovanie rozbiehavosti laserového zväzku v laserovej šou, na prispôsobenie priemeru laserového zväzku vzdialenosti dopadových plôch od lasera a na prispôsobenie laserového zväzku blízkosti osôb. Hlavné využitie nájde uvedený spôsob v reklame, laserovej šou, ale tiež pri laserovom zváraní.The optical laser system for electronically controlling the divergence of the laser beam according to the invention can be used to adjust the divergence of the laser beam in the laser show, to adjust the laser beam diameter to the distance of the impact surfaces from the laser, and to adjust the laser beam to close persons. The main application can be found in advertising, laser show, but also in laser welding.

Claims (2)

1. Optická sústava určená na elektronické ovládanie rozbiehavosti laserového zväzku vytváraného laserovým zariadením, vyznačujúca sa tým, že v dráhe laserového zväzku je umiestnená najmenejAn optical system for electronically controlling the divergence of a laser beam produced by a laser device, characterized in that at least 5 jedna počítačom ovládateľná šošovka (2) s elektronicky preladiteľnou optickou mohutnosťou v rozsahu φ od -100 do 100 dpt.5 a computer-controlled lens (2) having an electronically tunable optical power in the range of φ from -100 to 100 dpt. 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 of 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 SK501352014U1 (en) 2016-03-01
SK7517Y1 true 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
SK501352014U1 (en) 2016-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107771299B (en) Optical element arrangement for changing beam parameter product in laser delivery system
JP2018010311A5 (en)
WO2015168218A3 (en) Light control systems and methods
ATE331235T1 (en) OPTICAL SYSTEM WITH ELECTRONIC SPOT SIZE CONTROL AND FOCUSING CONTROL
JP2017530867A5 (en)
JP6373421B2 (en) Arrangement structure of optical elements for focusing a nearly collimated beam
JP2017536564A5 (en)
WO2010036669A3 (en) Post-lens steering of a laser beam for micro-machining applications
KR20130096154A (en) Optical system for laser optical rectification and wave front control
WO2013093459A3 (en) Chormatic confocal metrological apparatus
JP2016528048A5 (en)
WO2017062076A3 (en) Self-seeding high power laser
EP3588944A3 (en) Laser projector
CN110753596A (en) Device and method for laser-based separation of transparent and fragile workpieces
GB201103814D0 (en) Laser fabrication system and method
CN107643596B (en) Binary zone plate type diffraction axicon lens system and long focal depth imaging method thereof
US9036262B2 (en) Beam shaping and control apparatus
Laskin Achromatic refractive beam shaping optics for broad spectrum laser applications
SK7517Y1 (en) Optical laser system designed for electronic control of the divergence of the laser beam
JP2017205806A5 (en) Laser processing equipment
WO2011032129A8 (en) Multiple laser beam focusing head
WO2016150612A3 (en) Radiation beam expander
CN105301781A (en) Optical system capable of eliminating zero pole and optical field divergence angle regulation method thereof
WO2016012794A3 (en) Spectrometer
RU2664787C2 (en) Variable fiber optical focusing device