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一种激光扩束装置及演示系统.pdf

  • 上传人:000****221
  • 文档编号:801277
  • 上传时间:2018-03-12
  • 格式:PDF
  • 页数:8
  • 大小:360.74KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910189327.7

    申请日:

    2009.12.24

    公开号:

    CN102109678A

    公开日:

    2011.06.29

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G02B 27/09申请日:20091224|||公开

    IPC分类号:

    G02B27/09; G02B3/02; G09B23/22

    主分类号:

    G02B27/09

    申请人:

    深圳市大族激光科技股份有限公司

    发明人:

    高云峰; 李家英; 周朝明

    地址:

    518000 广东省深圳市南山区高新技术园北区新西路9号

    优先权:

    专利代理机构:

    深圳中一专利商标事务所 44237

    代理人:

    张全文

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    内容摘要

    本发明适用于舞台灯光演示,提供了一种激光扩束装置,其包括:第一透镜和第二透镜,所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上,所述第一透镜为双凹型透镜,所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜;所述第一透镜和第二透镜之间的距离为d2,25mm≤d2≤35mm,且所述第一透镜为扩束镜。此外还提供一种演示系统,所述演示系统在上述第二透镜输出光路上设第一振镜,所述第一振镜反射光路上设第二振镜。经由本激光扩束装置出射的激光束平行且适合舞台演示。平行光束经所述第一振镜反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。平行光束经所述第二振镜反射后可在空间水平方向360°范围内任意扫射,利用各种颜色的激光,便可快速编制出各种花色的图案。

    权利要求书

    1: 一种激光扩束装置, 包括 : 第一透镜和第二透镜, 其特征在于, 所述第一透镜和第二 透镜位于同一光轴上, 所述第一透镜为双凹型透镜, 所述第二透镜为凸面向着光线出射方 向弯曲的弯月型透镜 ; 所述第一透镜和第二透镜之间的距离为 d2, 25mm ≤ d2 ≤ 35mm, 且所 述第一透镜为扩束镜。
    2: 如权利要求 1 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜的扩束倍数为 4 倍。
    3: 如权利要求 1 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第二透镜为准直镜。
    4: 如权利要求 1 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜具有曲率半径为 R1 的第一曲面 S1 和曲率半径为 R2 的第二曲面 S2, 所述第二透镜具有曲率半径为 R3 的 第三曲面 S3 和曲率半径为 R4 的第四曲面 S4 ; 其中第一曲面 S1 的曲率半径 R1 的期望值 为 -14mm、 第二曲面 S2 的曲率半径 R2 的期望值为 8.5mm、 第三曲面 S3 的曲率半径 R3 的期 望值为 -109mm、 第四曲面 S4 的曲率半径 R4 的期望值为 -27mm, 曲率半径 R1、 R2、 R3 和 R4 的 公差均不超过各自期望值的 5%。
    5: 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜光轴上的中心厚度 d1 的期望值为 1mm, 所述第二透镜光轴上的中心厚度 d3 的期望值为 3mm, 中心厚度 d1 和 d3 的公差均不超过各自期望值的 5%。
    6: 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜的材料 Nd1 ∶ Vd1 的 期望值为 1.5/68、 所述第二透镜的材料 Nd2 ∶ Vd2 的期望值为 1.8/25, 光学材料 Nd1 ∶ Vd1 和 Nd2 ∶ Vd2 的公差均不超过各自期望值的 5%, 其中 Nd1 表示所述第一透镜的材料在波长 λ = 58
    7: 6nm 的 d 线处的折射率, Vd1 表示所述第一透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数, Nd2 表示所述第二透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的折射率, Vd2 表示所述第二透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数。 7. 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一曲面 S1、 第一曲面 S2、 第 一曲面 S3 和第一曲面 S4 均镀增透膜, 所述增透膜膜系为 λ = 480-532-656.3nm。 8. 一种演示系统, 其特征在于, 所述演示系统包括如权利要求 1 至 7 中任一项所述的激 光扩束装置, 所述第二透镜输出光路上设有至少一个振镜。 9. 如权利要求 8 所述的演示系统, 其特征在于, 所述振镜为两个, 分别为第一振镜和第 二振镜, 所述第一振镜设于第二透镜输出光路上, 所述第二振镜设于第一振镜的光路上, 且 所述第一振镜和第二振镜均为平面反射镜。 10. 如权利要求 9 所述的演示系统, 其特征在于, 所述振镜的反射面均镀反射膜, 所述 反射膜膜系为 λ = 480-532-656.3nm。
    8: 5mm、 第三曲面 S3 的曲率半径 R3 的期 望值为 -109mm、 第四曲面 S4 的曲率半径 R4 的期望值为 -27mm, 曲率半径 R1、 R2、 R3 和 R4 的 公差均不超过各自期望值的 5%。 5. 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜光轴上的中心厚度 d1 的期望值为 1mm, 所述第二透镜光轴上的中心厚度 d3 的期望值为 3mm, 中心厚度 d1 和 d3 的公差均不超过各自期望值的 5%。 6. 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一透镜的材料 Nd1 ∶ Vd1 的 期望值为 1.5/68、 所述第二透镜的材料 Nd2 ∶ Vd2 的期望值为 1.8/25, 光学材料 Nd1 ∶ Vd1 和 Nd2 ∶ Vd2 的公差均不超过各自期望值的 5%, 其中 Nd1 表示所述第一透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的折射率, Vd1 表示所述第一透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数, Nd2 表示所述第二透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的折射率, Vd2 表示所述第二透镜的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数。 7. 如权利要求 4 所述的激光扩束装置, 其特征在于, 所述第一曲面 S1、 第一曲面 S2、 第 一曲面 S3 和第一曲面 S4 均镀增透膜, 所述增透膜膜系为 λ = 480-532-656.3nm。 8. 一种演示系统, 其特征在于, 所述演示系统包括如权利要求 1 至 7 中任一项所述的激 光扩束装置, 所述第二透镜输出光路上设有至少一个振镜。
    9: 如权利要求 8 所述的演示系统, 其特征在于, 所述振镜为两个, 分别为第一振镜和第 二振镜, 所述第一振镜设于第二透镜输出光路上, 所述第二振镜设于第一振镜的光路上, 且 所述第一振镜和第二振镜均为平面反射镜。
    10: 如权利要求 9 所述的演示系统, 其特征在于, 所述振镜的反射面均镀反射膜, 所述 反射膜膜系为 λ = 480-532-656.3nm。

    说明书


    一种激光扩束装置及演示系统

        【技术领域】
         本发明属于光路调整装置, 尤其涉及一种激光扩束装置及演示系统。背景技术
         激光颜色鲜艳, 色彩饱和, 适合于舞台灯光演示。但激光器发出的激光束较细, 且 因存在发散角而发散。而舞台灯光需要的是平行光束, 演示系统才可快速编制出各种花色 的图案。发明内容
         本发明实施例的目的在于提供一种可将激光束直径扩大至原来 4 倍以上且平行 出射的激光扩束装置。
         本发明实施例的另一目的在于提供一种扫射灵活的演示系统。
         本发明实施例是这样实现的, 一种激光扩束装置, 包括 : 第一透镜和第二透镜, 所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上, 所述第一透镜为双凹型透镜, 所述第二透镜为 凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜 ; 所述第一透镜和第二透镜之间的距离为 d2, 25mm ≤ d2 ≤ 35mm, 且所述第一透镜为扩束镜。
         本发明实施例的另一目的是这样实现的, 一种演示系统, 包括 : 第一透镜、 第二透 镜以及位于所述第二透镜输出光路上的至少一个振镜, 所述第一透镜为双凹型透镜, 所述 第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜 ; 所述第一透镜与第二透镜之间的距 离为 d2, 25mm ≤ d2 ≤ 35mm。
         本发明中所述第一透镜为扩束镜, 激光器出射的激光束经过第一透镜后, 扩束后 入射至第二透镜, 本扩束装置将激光光束扩束后变成平行光束, 以适合舞台演示 ; 沿平行光 束出射方向设有第一振镜, 平行光束经所述第一振镜反射后可在空间垂直方向 180°范围 内任意扫射。经所述第一振镜反射的平行光束的光路上设第二振镜, 平行光束经所述第二 振镜反射后可在空间水平方向 360°范围内任意扫射, 所述演示系统垂直方向和水平方向 扫射灵活, 利用各种颜色的激光, 可快速编制出各种花色的图案。 附图说明
         图 1 是本发明实施例提供的激光扩束装置的结构示意图 ;
         图 2 为本发明实施例提供的激光扩束镜装置的光路示意图 ;
         图 3 是本发明实施例提供的演示系统的结构示意图 ;
         图 4 是经本发明实施例提供的激光扩束装置出射的平行光成像点的几何弥散斑 图;
         图 5 是经本发明实施例提供的激光扩束装置出射的平行光能量集中度图 ;
         图 6 是经本发明实施例提供的激光扩束装置出射的平行光光学传递函数 MTF 图。具体实施方式
         为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白, 以下结合附图及实施例, 对 本发明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发明, 并 不用于限定本发明。
         如图 1 和图 2 所示, 本发明实施例提供的激光扩束装置具有第一透镜 1 和第二透 镜 2, 所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上, 所述第一透镜 1 为双凹型透镜, 所述第二 透镜 2 为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜 ; 所述第一透镜 1 和第二透镜 2 之间的 距离为 d2, 25mm ≤ d2 ≤ 35mm, 且所述第一透镜 1 为扩束镜, 其扩束倍数为 4 倍 ; 第二透镜 2 为准直镜, 可将入射的激光光束准直成平行光束射出。
         曲面 S 1 2 3 4
         曲率半径 R(mm) -14 8.5 -109 -27 中心厚度或间距 (mm) 1 30±5 3 1.8/25 1.5/68 材料 Nd/Vd请 参 见 上 表, 上 表 为 一 种 激 光 扩 束 装 置 的 参 数, 所述第一透镜 1 的材料为 Nd1:Vd1, 其中 Nd1 表示所述第一透镜 1 的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的折射率, Vd1 表示所述第一透镜 1 的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数 ; 所选用光学材料 Nd1:Vd1 的期望值为 1.5/68, 此光学材料 Nd1:Vd1 的公差不超过期望值的 5%。
         所述第二透镜 2 的材料为 Nd2:Vd2, 其中 Nd2 表示所述第二透镜 2 的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的折射率, Vd2 表示所述第二透镜 2 的材料在波长 λ = 587.6nm 的 d 线处的阿贝数 ; 所选用光学材料 Nd2:Vd2 的期望值为 1.8/25, 此光学材料 Nd2:Vd2 的公差 不超过期望值的 5%。
         所述第一透镜 1 具有曲率半径为 R1 的第一曲面 S1 和曲率半径为 R2 的第二曲 面 S2, 所述第一透镜 1 光轴上的中心厚度为 d1 ; 其中第一曲面 S1 的曲率半径 R1 的期望值 为 -14mm, 第二曲面 S2 的曲率半径 R2 的期望值为 8.5mm, 所述第一透镜 1 光轴上的中心厚 度 d1 的期望值为 1mm, 曲率半径 R1、 R2 和中心厚度 d1 的公差不超过期望值的 5%。
         所述第二透镜 2 具有曲率半径为 R3 的第三曲面 S3 和曲率半径为 R4 的第二曲 面 S4, 所述第二透镜 2 光轴上的中心厚度为 d3 ; 其中第三曲面 S3 的曲率半径 R3 的期望值 为 -109mm, 第四曲面 S4 的曲率半径 R4 的期望值为 -27mm, 所述第二透镜 2 光轴上的中心厚 度 d3 的期望值为 3mm, 曲率半径 R3、 R4 和中心厚度 d3 的公差不超过期望值的 5%。
         所述第一透镜 1 和第二透镜 2 之间的距离 d2 的期望值为 30mm, 距离 d2 的公差不 超过期望值的 5%, 即: 25mm ≤ d2 ≤ 35mm。所述第一透镜 1 和第二透镜 2 的材料参数和结 构参数以及它们之间的间距均取期望值, 入射激光束的直径 扩束出射激光束的直径x时, 经激光扩束装置由此可知本激光扩束装置可将激光束的直径扩大到 4 倍(β = 4 ) 并转变成平行光束, 即激光光束经过第一透镜 1, 光束的直径被第一透镜 1 扩大至原来的 4 倍, 扩束后的光束进入第二透镜 2, 入射的激光光束被第二透镜 2 准直成平行光 束射出。
         所述第一曲面 S1、 第一曲面 S2、 第一曲面 S3 和第一曲面 S4 均镀增透膜, 所述增透 膜膜系优选 λ = 480-532-656.3nm, 这样可以提高激光扩束装置对 RGB(abbr : Red、 Green、 Blue, 红、 绿、 蓝 ) 三基色光的出光效率。经由第二透镜 2 准直后的平行光束的出射方向设 第一振镜 3, 平行光束经所述第一振镜 3 反射后可在空间垂直方向 180°范围内任意扫射。 经所述第一振镜 3 反射的平行光束的光路上设第二振镜 4, 平行光束经所述第二振镜 4 反射 后可在空间水平方向 360°范围内任意扫射, 所述第一振镜 3 和第二振镜 4 均为平面反射 镜。
         为与所述第一透镜 1 和第二透镜 2 配套, 所述第一振镜 3 和第二振镜 4 的反射面均 镀反射膜, 所述反射膜膜系优选 λ = 480-532-656.3nm, 这样可以提高反射镜对 RGB(abbr : Red、 Green、 Blue, 红、 绿、 蓝 ) 三基色光的反射效率。所述第一透镜 1 和第二透镜 2 设于可 调节它们相对位置的套筒内。
         如图 3 所示, 所述第一振镜 3 和第二振镜 4 与激光扩束装置一起构成演示系统, 所 述第一振镜 3 和第二振镜 4 设于调节支架。利用各种颜色的激光便可快速编制出各种花色 的图案。
         如图 4 所示, 经本激光扩束装置出射的平行光成像点在 6μ 左右, 具有极高的分辨 率。 如图 5 所示, 经本激光扩束装置出射的平行光能量完全集中在 50μ 以内。 如图 6 所示, 从此光学传递函数 MTF 图可看出本激光扩束装置综合成像评价已接近理想。
         以上所述仅为本发明的较佳实施例而已, 并不用以限制本发明, 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。

    关 键  词:
    一种 激光 束装 演示 系统
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