一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光電設(shè)備、系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，各光電產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)烧{(diào)發(fā)散角的異形激光光場(chǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)發(fā)散角可調(diào)節(jié)的異形激光光場(chǎng)的要求也不斷提高?；谘苌涔鈱W(xué)和激光技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)固定發(fā)散角的異形激光光場(chǎng)，例如槍瞄光場(chǎng)、圓環(huán)光場(chǎng)、網(wǎng)格光場(chǎng)等激光工具光場(chǎng)。但如果實(shí)現(xiàn)異形光場(chǎng)發(fā)散角的調(diào)節(jié)，已有的光學(xué)產(chǎn)品都需要配合復(fù)雜的變倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)CN201749243U，授權(quán)公告日2011年2月16日，名稱為“發(fā)散角可調(diào)式擴(kuò)束鏡”的實(shí)用新型，公開了一種發(fā)散角可調(diào)的束鏡裝置。它包括有入射鏡，入射鏡的光路位置對(duì)應(yīng)處設(shè)有射出鏡，入射鏡外套設(shè)有小鏡筒，射出鏡外套設(shè)有大鏡筒；大鏡筒內(nèi)套設(shè)有小鏡筒，入射鏡與射出鏡之間設(shè)有傳遞間距；小鏡筒與大鏡筒之間設(shè)有限位調(diào)節(jié)部件，限位調(diào)節(jié)部件上連接有彈性調(diào)節(jié)部件；大鏡筒外套設(shè)有調(diào)整套，調(diào)整套與限位調(diào)節(jié)部件連接。該結(jié)構(gòu)其光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，制造成本高，通過(guò)大鏡筒與小鏡筒之間的相互調(diào)節(jié)，才能夠改變激光的發(fā)散角，調(diào)節(jié)復(fù)雜，使用不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在發(fā)散角可調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、制造成本高和調(diào)節(jié)復(fù)雜使用不方便的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制造成本低、易操作的可調(diào)發(fā)散角光場(chǎng)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，它包括照射光源和透鏡，照射光源和透鏡之間設(shè)有衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件與透鏡的距離可調(diào)節(jié)，照射光源發(fā)出的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡形成光照發(fā)散角Θ。只需要通過(guò)調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件在光學(xué)系統(tǒng)中的位置，就能實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)發(fā)散角的精確調(diào)節(jié)。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、體積小、制造成本低；發(fā)散角光場(chǎng)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、操作方便；光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛。
[0005]作為優(yōu)選，衍射光學(xué)元件為平行光照射衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件的設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ 0，照射光源發(fā)出的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件匯聚到匯聚點(diǎn)A，匯聚點(diǎn)A至透鏡的距離為f，匯聚點(diǎn)A至衍射光學(xué)元件的距離為d，光照發(fā)散角Θ與設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ0的比值(Θ / Θ O)為放大倍數(shù)β，β =d/f。
[0006]作為優(yōu)選，衍射光學(xué)元件可以是菲涅爾衍射光學(xué)元件，也可以是夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件。
[0007]作為優(yōu)選，照射光源可以為激光光源，也可以為L(zhǎng)ED光源。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:照射光源與透鏡位置固定，只通過(guò)調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件的位置即可實(shí)現(xiàn)所需光場(chǎng)的發(fā)散角的調(diào)節(jié)。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精煉、機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、尺寸微型化、制造成本低廉。發(fā)散角光場(chǎng)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、操作方便、光學(xué)效率高、光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛。
【附圖說(shuō)明】
[0009]附圖1為本發(fā)明連接示意圖；
附圖2為實(shí)施例1的連接示意圖；
附圖3為實(shí)施例2的連接示意圖；
附圖4為實(shí)施例3的連接示意圖。
[0010]圖中:1-照射光源；2_衍射光學(xué)元件；3_透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0012]實(shí)施例1:
如圖1所示，一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，它包括照射光源I和透鏡3。照射光源I為激光光源或LED光源。透鏡3為一塊正透鏡或一塊負(fù)透鏡。照射光源I與透鏡3之間的距離固定不變。照射光源I和透鏡3之間設(shè)有衍射光學(xué)元件2。衍射光學(xué)元件2為平行光照射衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件2的設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ0。射光學(xué)元件2為菲涅爾衍射光學(xué)元件或夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件。衍射光學(xué)元件2與透鏡3的距離可調(diào)節(jié)。衍射光學(xué)元件2可以在照射光源I與透鏡3之間移動(dòng)。照射光源I發(fā)出的光為球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件2形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡3形成光照發(fā)散角Θ。照射光源I發(fā)出的光球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件2匯聚到匯聚點(diǎn)A，匯聚點(diǎn)A至透鏡3的距離為f，匯聚點(diǎn)A至衍射光學(xué)元件2的距離為d。光照發(fā)散角Θ與衍射光學(xué)元件2設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ O的比值即Θ / Θ O為放大倍數(shù)β。放大倍數(shù)β與匯聚點(diǎn)A至透鏡3的距離f、匯聚點(diǎn)A至衍射光學(xué)元件2的距離d的關(guān)系為β =d/f。
[0013]如圖2所示，照射光源I為匯聚形式光源。衍射光學(xué)元件2為菲涅爾衍射光學(xué)元件或夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ01。透鏡3為正透鏡。照射光源I的光束匯聚到匯聚點(diǎn)Al。dl是匯聚點(diǎn)Al到衍射光學(xué)元件2的距離。Π是匯聚點(diǎn)Al到透鏡3的距離，也是透鏡3的焦距。將衍射光學(xué)元件2放置于照射光源I與透鏡3之間。照射光源I形成的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件2形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡3形成光照發(fā)散角Θ I。光照發(fā)散角Θ I與設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 01的比值為放大倍數(shù)β 1調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件2與透鏡3之間的距離，光照發(fā)散角Θ I也跟著改變。該光學(xué)系統(tǒng)輸出光照發(fā)散角放大倍數(shù)β I與光照發(fā)散角Θ 1、衍射光學(xué)元件2設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 01、透鏡3的焦距fl和匯聚點(diǎn)Al到衍射光學(xué)元件2的距離dl之間的關(guān)系為:β 1= Θ I/ Θ 01=dl/fl。
[0014]實(shí)施例2:
如圖3所示，照射光源I為匯聚形式光源。衍射光學(xué)元件2為菲涅爾衍射光學(xué)元件或夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ02。透鏡3為負(fù)透鏡。照射光源I的光束匯聚到匯聚點(diǎn)A2。d2是匯聚點(diǎn)A2到衍射光學(xué)元件2的距離。f2是匯聚點(diǎn)A2到透鏡3的距離，也是透鏡3的焦距，焦距為負(fù)數(shù)。將衍射光學(xué)元件2放置于照射光源I與透鏡3之間。照射光源I形成的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件2形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡3形成光照發(fā)散角Θ2。光照發(fā)散角Θ 2與設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 02的比值為放大倍數(shù)β 2。調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件2與透鏡3之間的距離，光照發(fā)散角Θ2也跟著改變。該光學(xué)系統(tǒng)輸出光照發(fā)散角放大倍數(shù)β 2與光照發(fā)散角Θ 2、衍射光學(xué)元件2設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 02、透鏡3的焦距f2和匯聚點(diǎn)A2到衍射光學(xué)元件2的距離d2之間的關(guān)系為:β 2= Θ 2/ Θ 02=d2/f2。
[0015]實(shí)施例3:
如圖4所示，照射光源I為發(fā)散形式光源。衍射光學(xué)元件2為菲涅爾衍射光學(xué)元件或夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件，其設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ03。透鏡3為正透鏡。照射光源I的光束傳播的反向匯聚到匯聚點(diǎn)A3。d3是匯聚點(diǎn)A3到衍射光學(xué)元件2的距離。f3是匯聚點(diǎn)A3到透鏡3的距離，也是透鏡3的焦距。將衍射光學(xué)元件2放置于照射光源I與透鏡3之間。照射光源I形成的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件2形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡3形成光照發(fā)散角Θ3。光照發(fā)散角Θ 3與設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 03的比值為放大倍數(shù)β 3。調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件2與透鏡3之間的距離，光照發(fā)散角Θ3也跟著改變。該光學(xué)系統(tǒng)輸出光照發(fā)散角放大倍數(shù)β 3與光照發(fā)散角Θ 3、衍射光學(xué)元件2設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ 03、透鏡3的焦距f3和匯聚點(diǎn)A3到衍射光學(xué)元件2的距離d3之間的關(guān)系為:β 3= Θ 3/ Θ 03=d3/f3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，它包括照射光源(I)和透鏡(3 )，其特征在于:照射光源(I)和透鏡(3 )之間設(shè)有衍射光學(xué)元件(2 )，所述衍射光學(xué)元件(2 )與透鏡(3 )的距離可調(diào)節(jié)，所述照射光源(I)發(fā)出的球面波經(jīng)過(guò)所述衍射光學(xué)元件(2)形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)所述透鏡(3)形成光照發(fā)散角Θ。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述衍射光學(xué)元件(2)為平行光照射衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件(2)的設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角為Θ O，照射光源(I)發(fā)出的光球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件(2)匯聚到匯聚點(diǎn)A，匯聚點(diǎn)A至透鏡(3)的距離為f，匯聚點(diǎn)A至衍射光學(xué)元件(2)的距離為d，光照發(fā)散角Θ與設(shè)計(jì)光場(chǎng)發(fā)散角Θ O的比值(Θ / Θ O)為放大倍數(shù)β，β =d/f。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:衍射光學(xué)元件(2)為菲涅爾衍射光學(xué)元件。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:衍射光學(xué)元件(2)為夫瑯禾費(fèi)衍射光學(xué)元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述照射光源(I)為激光光源。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述照射光源(I)為L(zhǎng)ED光源。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種采用衍射光學(xué)元件與透鏡結(jié)合的光照發(fā)散角可調(diào)節(jié)的光學(xué)系統(tǒng)，涉及光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。它包括照射光源和透鏡，照射光源和透鏡之間設(shè)有衍射光學(xué)元件，衍射光學(xué)元件與透鏡的距離可調(diào)節(jié)，照射光源發(fā)出的球面波經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件形成分布光場(chǎng)，分布光場(chǎng)經(jīng)過(guò)透鏡形成光照發(fā)散角。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中在發(fā)散角可調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、制造成本高和使用不方便的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的有益效果為：光源與透鏡位置固定，只通過(guò)調(diào)節(jié)衍射光學(xué)元件的位置即可實(shí)現(xiàn)所需光場(chǎng)的發(fā)散角的調(diào)節(jié)。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、體積小、制造成本低。發(fā)散角光場(chǎng)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、操作方便。光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛。
【IPC分類】G02B27/09
【公開號(hào)】CN105527715
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510495360
【發(fā)明人】田克漢, 霍軼杰, 尹曉東
【申請(qǐng)人】杭州東尚光電科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日