本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種透鏡以及線光源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了在材料加工過程中避免造成不必要的浪費(fèi)以及錯(cuò)誤，精準(zhǔn)的定位至關(guān)重要。一字線激光器是一種基于激光光源的、方便實(shí)用的定位或加工工具。準(zhǔn)直的激光光束經(jīng)過一柱面鏡后，可在單一方向被展寬，并經(jīng)過優(yōu)化獲得在一字線長方向上寬度和強(qiáng)度均均勻分布的一字線。這種結(jié)構(gòu)需要直接對激光器出射光束進(jìn)行作用，針對高功率的大型激光器而言，不便于移動(dòng)或其它動(dòng)態(tài)功能的實(shí)現(xiàn)。光纖耦合激光器將激光器輸出光束耦合進(jìn)光纖，并從另一端輸出，使得光纖耦合激光器的光束出射方向與空間位置可隨意改變，極大地方便了工業(yè)應(yīng)用。然而，經(jīng)光纖耦合并出射的激光光錐具有較高的出射數(shù)值孔徑，直接使用傳統(tǒng)的柱透鏡已經(jīng)難以控制一字線寬度及其均勻性，通常會(huì)采用一聚集鏡或聚集鏡組將光纖耦合激光器輸出的光錐進(jìn)行準(zhǔn)直，再結(jié)合前述之柱透鏡進(jìn)行單方向擴(kuò)束，從而實(shí)現(xiàn)一字線投影。但該種方案需要多個(gè)光學(xué)元件，在系統(tǒng)的集成制造上具有一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種透鏡，所述透鏡包括：第一表面，所述第一表面為柱面；第二表面，所述第二表面為一超環(huán)面，且所述第二表面的掃掠軸與所述第一表面的母線相互垂直；所述第一表面與所述第二表面相對設(shè)置。

一些實(shí)施例中，所述第一表面的準(zhǔn)線為二次曲線。

一些實(shí)施例中，所述第一表面的準(zhǔn)線為雙曲線。

一些實(shí)施例中，所述二次曲線的常數(shù)k小于-1。

一些實(shí)施例中，所述透鏡的材料為玻璃。

一些實(shí)施例中，所述玻璃的折射率分布于1.4～2.0之間。

另一方面，本發(fā)明提供一種線光源系統(tǒng)，所述線光源系統(tǒng)包括如前所述的透鏡，以及光纖耦合激光器，所述透鏡的第一表面靠近光纖耦合激光器的輸出端；所述第二表面為一字線出射面。

一些實(shí)施例中，所述第二表面的曲率半徑定義在垂直于由所述光纖耦合激光器的光錐頂點(diǎn)與一字線構(gòu)成的平面內(nèi)；所述第二表面的掃掠半徑定義在由所述光纖耦合激光器的光錐頂點(diǎn)與一字線構(gòu)成的平面內(nèi)。

一些實(shí)施例中，所述第一表面的準(zhǔn)線為二次曲線。

一些實(shí)施例中，所述第一表面的準(zhǔn)線為雙曲線。

本發(fā)明提供的透鏡以及線光源系統(tǒng)采用單一透鏡在有限距離實(shí)現(xiàn)長度方向均勻強(qiáng)度分布，在寬度方向上聚集的一字線，且該系統(tǒng)采用單一透鏡，省卻了裝調(diào)集成；采用適用于精密模壓工藝的玻璃材料，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種線光源系統(tǒng)的俯視圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種線光源系統(tǒng)的前視圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線光源系統(tǒng)產(chǎn)生的一字線長度方向的照度分布；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線光源系統(tǒng)產(chǎn)生的一字線寬度方向的照度分布。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

下面參考圖1至圖5來對本發(fā)明實(shí)施例的透鏡以及線光源系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖3所示，是本發(fā)明提供一種透鏡1，所述透鏡1包括：第一表面11，第二表面12。所述第一表面11為柱面；第二表面2，所述第二表面12為一超環(huán)面，且所述第二表面12的掃掠軸與所述第一表面11的母線相互垂直；所述第一表面11與所述第二表面12相對設(shè)置。

一些實(shí)施例中，所述第一表面11的準(zhǔn)線為二次曲線。

一些實(shí)施例中，所述第一表面11的準(zhǔn)線為雙曲線。

一些實(shí)施例中，所述二次曲線的常數(shù)k小于-1。

一些實(shí)施例中，所述透鏡1的材料為玻璃。如可采用適用于精密模壓的玻璃材料。

一些實(shí)施例中，所述玻璃的折射率分布于1.4～2.0之間。且折射率越高，越有利。

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明提供的一種線光源系統(tǒng)100，所述線光源系統(tǒng)100包括如前所述的透鏡1，以及光纖耦合激光器2，所述透鏡1的第一表面11靠近光纖耦合激光器2的輸出端；所述透鏡的第二表面12為一字線出射面。

一些實(shí)施例中，所述透鏡的第二表面12的曲率半徑定義在垂直于由所述光纖耦合激光器2的光錐頂點(diǎn)與一字線構(gòu)成的平面內(nèi)；所述透鏡的第二表面12的掃掠半徑定義在由所述光纖耦合激光器2的光錐頂點(diǎn)與一字線構(gòu)成的平面內(nèi)。

一些實(shí)施例中，所述第一表面11的準(zhǔn)線為二次曲線。

一些實(shí)施例中，所述第一表面的11準(zhǔn)線為雙曲線。

如圖1所示為本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的一種線光源系統(tǒng)100的俯視圖。光纖耦合激光器2以一定的數(shù)值孔徑出射發(fā)散光，經(jīng)第一表面11的柱面和第二表面12的超環(huán)面兩級(jí)擴(kuò)束后，等間距地照射到探測屏3上，在該方向上實(shí)現(xiàn)均勻照明。第一表面11的柱面準(zhǔn)線為直線，與紙面垂直，其俯視圖輪廓，亦為該柱面的母線，為一二次曲線，更具體為一雙曲線，其二次曲線常數(shù)k<-1。第二表面12的俯視輪廓為一曲率半徑為超環(huán)面掃掠半徑的圓。該線光源系統(tǒng)100產(chǎn)生的一字線照明長度方向處于該平面內(nèi)。

如圖2所示為本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的線光源系統(tǒng)100的前視圖。其前視圖表示一單透鏡成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一字線光源寬度方向上的聚焦。所述透鏡1的第一表面11前視圖輪廓為一直線，第二表面12前視圖輪廓為一曲率半徑為超環(huán)面曲率半徑的圓弧。該線光源系統(tǒng)100產(chǎn)生的一字線照明寬度方向處于該平面內(nèi)，其寬度取決于透鏡1在該視圖中的聚焦性能。

如圖4和圖5所示分別為具體實(shí)施方式中的線光源系統(tǒng)在有限距產(chǎn)生的一字線歸一化長度和寬度方向歸一化照度分布。從圖上可知，本實(shí)施例提供的透鏡和線光源系統(tǒng)產(chǎn)生的一字線在在有限距離實(shí)現(xiàn)長度方向具有高均勻強(qiáng)度分布，所述一字線在寬度方向上聚集。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的透鏡以及線光源系統(tǒng)采用單一透鏡在有限距離實(shí)現(xiàn)長度方向均勻強(qiáng)度分布，在寬度方向上聚集的一字線，且該系統(tǒng)采用單一透鏡，省卻了裝調(diào)集成；采用適用于精密模壓工藝的玻璃材料，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。

以上所述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。