專利名稱：：一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭，尤其涉及城市燈光演示的一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著激光應(yīng)用的拓展，近年開(kāi)發(fā)出來(lái)一種城市激光演示燈光系統(tǒng)，它在平日可作為一種城市的標(biāo)示，節(jié)假日則可在城市中心及周圍發(fā)出各種顏色的彩色光柱以增加節(jié)日氣氛。由于這種燈柱要能覆蓋住整座城市，因此這種光柱直徑必須能有一定大，而且要求能遠(yuǎn)射。目前，激光器只能做成較小直徑的出射光束，如l-5mm，且激光光束的發(fā)散角一般都較大，光柱在天空只能有限射到很近的距離就消失在空氣中，因此，現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中，常需要對(duì)不同口徑的平行光束進(jìn)行擴(kuò)束，普通激光輸出的光束直徑一般都比較小，一般為小5mm之間，實(shí)際系統(tǒng)中常常需要擴(kuò)束后使用。如，中國(guó)專利號(hào)為ZL200410084636.5提供了一種光束通用擴(kuò)束系統(tǒng)，其是將透鏡框與調(diào)節(jié)件分離，通過(guò)更換透鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)束，這種擴(kuò)束系統(tǒng)使用時(shí)相當(dāng)麻煩，也不能隨意調(diào)節(jié)射出光柱的大小和方向。在現(xiàn)代城市中，到處可見(jiàn)五彩繽紛燈光，其是采用激光燈光演示系統(tǒng)而射出，但目前的工業(yè)用激光器是不能作為燈光演示用的，由于它的光束太細(xì)，且因發(fā)散角的關(guān)系而不能遠(yuǎn)射，不能滿足現(xiàn)代城市燈光演示的需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)可隨意調(diào)節(jié)光束大小和平行度，可滿足現(xiàn)代城市的燈光演示需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡和第二透鏡，其中所述的第一透鏡是彎月型透鏡，其曲面背向著光線的入射方向彎曲，所述的第二透鏡是平凸型透鏡，其曲面向著光線入射的方向彎曲，該兩個(gè)透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡Ll與第二透鏡L2在光軸上的間距為d2，d2=300mm±15%;所述的第一透鏡為擴(kuò)束鏡。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置一彎月型透鏡和一個(gè)平凸型透鏡，并通過(guò)透鏡間距來(lái)調(diào)節(jié)激光器出射光束，可使從激光器出射的光束擴(kuò)大10-15倍；該激光擴(kuò)束系統(tǒng)同時(shí)可調(diào)節(jié)射出激光的平行度，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束后，可形成直徑達(dá)小10-lOOmm的光束，經(jīng)擴(kuò)束鏡調(diào)節(jié)成一束能遠(yuǎn)射到5-30公里的平行光柱。圖1為本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例設(shè)置有一個(gè)反光鏡的光路示意圖3為本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例設(shè)置有兩個(gè)反光鏡的光路示意圖4為本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例的光線軌跡示意圖5為本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例的成像點(diǎn)的彌散斑示意圖6是本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例的能量集中度的示意圖7是本發(fā)明的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)實(shí)施例的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合各附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。如圖1-圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)第一透鏡L1和第二透鏡L2構(gòu)成，所述的第一透鏡Ll是彎月型透鏡，其曲面背向光線的入射方向彎曲，所述的第二透鏡L2是平凸型透鏡，其曲面向著光線入射的方向，該兩個(gè)透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡Ll為擴(kuò)束鏡，所述的第一透鏡Ll與第二透鏡L2在光軸上的間距為d2，d2=300±15%。本發(fā)明實(shí)施例的激光器1出射的光束，經(jīng)第一透鏡L1擴(kuò)束后，進(jìn)入第二透鏡L2，所述第一透鏡Ll可將光束擴(kuò)束倍數(shù)達(dá)15倍，可將光束的直徑擴(kuò)大到lOmm-lOOmm的光柱，而且可遠(yuǎn)射到5公里至30公里的距離。本發(fā)明實(shí)施例兩個(gè)透鏡的具體參數(shù)為第一透鏡L1，其分別由曲率半徑為Rl、R2的兩個(gè)曲面Sl、S2構(gòu)成，其光軸上的中心厚度dl，材料為Ndl:Vdl。第二透鏡L2，其分別由曲率半徑為R3、R4的兩個(gè)曲面S3、S4構(gòu)成，其光軸上的中心厚度d3，材料為Nd2:Vd2。第一透鏡Ll與第二透鏡L2在光軸上的間距為d2。結(jié)合以上參數(shù)，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)了一個(gè)最佳的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>其中，上述擴(kuò)束鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)范圍有1^4，AR卜4《±5%(RR4);々3，Adu《±5%(dpcQ;d2，315>d2>285;Nd/vd，ANd/vd《5%(Nd乂vc^Nd2/vd2)本發(fā)明實(shí)施例所述的激光器出射光束直徑P人=5^^，擴(kuò)束鏡出射光束直徑p出-75wm，擴(kuò)束鏡p=15x，遠(yuǎn)射距離1"20Km。|3=15x表示倍數(shù)，即激光器l出射的光束經(jīng)第一透鏡L1擴(kuò)束后的直徑擴(kuò)大了15倍。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的系統(tǒng)還包括一個(gè)反光鏡A，當(dāng)激光器1出射的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，如圖4所示，然后再出射到反光鏡A上，該光束可自由在天空中垂直掃描180°，如圖2所示。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例包括兩個(gè)反光鏡A和B，當(dāng)激光器1出射的光束經(jīng)擴(kuò)束鏡擴(kuò)束，再出射到反光鏡A上，然后反射出的光束可再進(jìn)行反射到反光鏡B上，該出射的光束可在自由在天空中水平掃描360。，本發(fā)明實(shí)施可以使用不同顏色的激光束，可使天空布滿五彩繽紛的顏色，彩色的光柱，非常耀眼奪目。本發(fā)明實(shí)施例所述的反光鏡的尺寸為長(zhǎng)X寬X高=120X80X5mm該反光鏡上還鍍有增透膜和反射膜，該增透膜和反射膜的厚度為A=480-532-656.3nm，A:表示可透過(guò)光線的波長(zhǎng)，本發(fā)明實(shí)施例主要以藍(lán)光，綠光和紅光為例，其透過(guò)光波波長(zhǎng)的峰值為■，532和656.3。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的最佳擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其具體成像質(zhì)量如。本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的最佳擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其具體成像質(zhì)量如下參見(jiàn)圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)束鏡系統(tǒng)的幾何彌散斑，其斑點(diǎn)在6ii左右，具有極高的分辨率。參見(jiàn)圖6所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)束鏡擴(kuò)束后光束的能量集中度，表明其能量已完全集中在10ii以內(nèi)。參見(jiàn)圖7所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)束鏡頭綜合成像評(píng)價(jià)的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF，其值也接近理想。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例可將小光束進(jìn)行擴(kuò)束，而且可調(diào)節(jié)光束的平行度，顏色可根據(jù)需求而選擇不同的顏色來(lái)滿足不同城市燈光的演示需求。以上，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，意在進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，而非對(duì)其進(jìn)行限定。凡根據(jù)上述之文字和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行的簡(jiǎn)單的替換，都在本專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡(L1)和第二透鏡(L2)，其特征在于所述的第一透鏡(L1)是彎月型透鏡，其曲面背向著光線的入射方向彎曲，所述的第二透鏡(L2)是平凸型透鏡，其曲面向著光線入射的方向彎曲，該兩個(gè)透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡(L1)與第二透鏡(L2)在光軸上的間距為d2，d2＝300mm±15％；所述的第一透鏡(L1)為擴(kuò)束鏡。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的擴(kuò)束鏡(LI)的倍數(shù)為15倍。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡(LI)是由曲率半徑為R1和R2的兩個(gè)曲面S1和S2構(gòu)成，Rl的值為25.0mm±5%，R2的值為7.0mm±5%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡(LI)在光軸上的中心厚度為2.0mm±5%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第二透鏡(L2)是由曲率半徑為R3和R4的兩個(gè)曲面S3和S4構(gòu)成，R3的值可以是無(wú)窮大，R4的值為-280.0mm±5%。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第二透鏡(L2)在光軸上的中心厚度為7.0mm±5%。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第一透鏡(Ll)材質(zhì)為Ndl:Vdl=1.5:68，±5%的誤差范圍。8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的第二透鏡(L2)材質(zhì)為Nd2:Vd2=1.8:25，±5%的誤差范圍。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)還包括至少一個(gè)反光鏡。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，其特征在于所述的反光鏡上還鍍有增透膜和反射膜，該增透膜和反射膜的厚度為A=480-532-656.3nm。全文摘要本發(fā)明提供一種激光擴(kuò)束鏡系統(tǒng)，包括第一透鏡和第二透鏡，其中所述的第一透鏡是彎月型透鏡，其曲面背向光線的入射方向彎曲，所述的第二透鏡是平凸型透鏡，其曲面向著光線入射的方向彎曲，該兩個(gè)透鏡位于同一光軸上；所述的第一透鏡與第二透鏡在光軸上的間距為d2，d2＝300mm±15％；同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一彎月型透鏡和一個(gè)平凸型透鏡，并通過(guò)透鏡間距來(lái)調(diào)節(jié)激光器出射光束，可使從激光器出射的光束擴(kuò)大10-15倍；該激光擴(kuò)束系統(tǒng)同時(shí)可調(diào)節(jié)射出激光的平行度，經(jīng)過(guò)擴(kuò)束后，可形成直徑達(dá)φ10-100mm的光束，經(jīng)擴(kuò)束鏡調(diào)節(jié)成一束能遠(yuǎn)射到5-30公里的平行光柱。文檔編號(hào)G02B3/00GK101750743SQ20091018931公開(kāi)日2010年6月23日申請(qǐng)日期2009年12月23日優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日發(fā)明者周朝明,李家英,高云峰申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司