激光扩束镜系统.pdf

摘要
申请专利号：	CN200910189312.0	申请日：	2009.12.23
公开号：	CN101750742A	公开日：	2010.06.23
当前法律状态：	驳回	有效性：	无权
法律详情：	发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G02B 27/09申请公布日:20100623\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02B 27/09申请日:20091223\|\|\|公开
IPC分类号：	G02B27/09; G02B26/10; G02B3/00	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：	518020 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：	广东国晖律师事务所 44266	代理人：	陈琳
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内容摘要

本发明提供一种灯光演示的激光扩束镜系统，包括激光器，透镜和振镜，其中：所述两透镜位于同一光轴上；第一透镜为双凹型透镜，其曲面背向着光线入射的方向；第二透镜为弯月型透镜，其曲面向着光线入射的方向；所述第一透镜为扩束镜；本发明通过设置一弯月型透镜和一双凹型透镜，并通过调节透镜间的距离为精密调节光柱，使射出的光柱可显现出光亮清晰的光柱，以满足各种不同的需要。它作为广告演示，舞台演示等场合，都得到了广泛应用，该扩束镜系统扫描灵活，并能通过振镜快速编制出各种花色从多的图案。

权利要求书

1.  一种激光扩束镜系统，包括第一透镜和第二透镜，其特征在于：所述两透镜位于同一光轴上；第一透镜为双凹型透镜，其曲面背向着光线入射的方向；第二透镜为弯月型透镜，其曲面向着光线入射的方向；所述的第一透镜与第二透镜间的间隔为d2，其值为：60.0mm±5％；该第一透镜为扩束镜。

2.  根据权利要求1所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述第一透镜的扩束倍数为8倍。

3.  根据权利要求1所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第一透镜是由曲率半径为R1和R2的两个曲面S1和S2构成，R1的值为：-96.0mm±5％，R2的值为：4.5mm±5％。。

4.  根据权利要求1所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第一透镜在光轴上的中心厚度为1.0mm±5％。

5.  根据权利要求4所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第二透镜是由曲率半径为R3和R4的两个曲面S3和S4构成，R3的值为：-480.0mm±5％，R4的值为：-52.0mm±5％。

6.  根据权利要求1所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第二透镜在光轴上的中心厚度为3.0mm±5％。

7.  根据权利要求6所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第一透镜(L1)材质为：Nd1∶Vd1＝1.5∶68，±5％的误差范围。

8.  根据权利要求4或5所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的第二透镜(L2)材质为：Nd2∶Vd2＝1.8∶25，±5％的误差范围。

9.  根据权利要求6或7所述的灯光演示的激光扩束镜系统，其特征在于：所述的扩束镜系统还包括具有X振镜和Y振镜的振镜。

说明书

激光扩束镜系统
技术领域
本发明涉及光学镜头，尤其涉及灯光演示的激光扩束镜系统。
背景技术
随着激光作为灯光演示的应用，近年来，发展最快的是舞台灯光演示系统，它作为广告演示，舞台演示等场合，都得到了广泛应用。由于演示场所较小，因此它不要求像城市演示有大的光柱和远投的距离效果，为此要求演示系统必须小型和扫描灵活。仅工业用激光器是不能作为灯光演示用的，由于它的光束太细，且因发散角的关系而不能远射。除此外，由于它需在演示场扫描出各种花样，现有的灯光演示扩束镜系统不能满足这些场合的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种灯光演示的激光扩束镜系统，该系统可精密调节光束射出的光亮清晰度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种灯光演示的激光扩束镜系统，包括激光器，透镜和振镜，其中：所述两透镜位于同一光轴上；第一透镜为双凹型透镜，其曲面背向着光线入射的方向；第二透镜为弯月型透镜，其曲面向着光线入射的方向；所述的第一透镜与第二透镜间的间隔为d2，其值为：60.0mm±5％；所述第一透镜为扩束镜。
同现有技术相比，本发明提供的一种灯光演示的激光扩束镜系统，通过设置一弯月型透镜和一双凹型透镜，并通过调节透镜间的距离为精密调节光柱，使射出的光柱可显现出光亮清晰的光柱，以满足各种不同的需要。它作为广告演示，舞台演示等场合，都得到了广泛应用，该扩束镜系统扫描灵活，并能通过振镜快速编制出各种花色众多的图案。
附图说明
图1为本发明的扩束镜系统实施例的结构示意图；
图2为本发明的扩束镜系统实施例的光线轨迹示意图；
图3为本发明的扩束镜系统实施例的光路示意图；
图4为本发明的扩束镜系统实施例的成像点的弥散斑示意图；
图5为本发明的扩束镜系统实施例的能量集中度的示意图；
图6是本发明的扩束镜系统实施例的光学传递函数MTF示意图。
具体实施方式
以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1-图3所示，本发明实施例提供一种激光扩束镜系统，其应用于广告或舞台演示等灯光演示的场合。该扩束镜系统包括激光器1，透镜和振镜，所述的透镜包括第一透镜L1和第二透镜L2，两透镜位于同一光轴上；第一透镜L1双凹型透镜，其曲面背向着光线入射的方向，且该第一透镜L1为扩束镜，其扩束倍数为8倍；第二透镜L2为弯月型透镜，其曲面向着光线入射的方向；该第一透镜L1与第二透镜L2间的间隔为d2，其值为：60.0mm±5％。本发明实施例的激光器1出射的光束直径为3mm；首先通过第一透镜L1扩束后，进入第二透镜L2，且最后出射光柱的直径为24mm，通过调节第一透镜L1和第二透镜L2间的间距d2，可使出射光柱趋于光亮清晰，该射出的平行光柱再利用振镜快速编制出各种花色众多的图案，本发明实施例的振镜包括X振镜和Y振镜，即从扩束镜射出的光束在横向180°扫描和纵向360°扫描，编制出不同的花色及图案。
本发明实施例两个透镜的具体参数为：
第一透镜L1，其分别由曲率半径为R1、R2的两个曲面S1、S2构成，其光轴上的中心厚度d1，材料为Nd1:Vd1。
第二透镜L2，其分别由曲率半径为R3、R4的两个曲面S3、S4构成，其光轴上的中心厚度d3，材料为Nd2:Vd2。
第一透镜L1与第二透镜L2在光轴上的间距为d2。
结合以上参数，本发明实施例设计了一个最佳的扩束镜系统：

曲面S 曲率R(mm) 面间隔d(mm) 材料Nd/Vd 1 -96.0 1 - 2 4.5 60±5 1.5/68 3 -480 3 - 4 -52 - 1.8/25

其中，上述扩束镜系统结构参数的动态设计范围有：
R_1～4，ΔR_1～4≤±5％(R₁～R₄)；
d_1，3，Δd_1，3≤±5％(d₁，d₃)；
d₂，65＞d₂＞55；
Nd/vd，ΔNd/vd≤5％(Nd₁/vd₁～Nd₂/vd₂)
本发明上述实施例所述的激光器1入射光束直径φ_λ＝3mm，经过第一透镜L1扩束后的出射光束直径φ_λ＝24mm，第一透镜为β＝8^X，指其光束可扩大8倍。
如图3所示，本发明实施例包括两个振镜X振镜和Y振镜，当激光器1出射的光束经第一透镜L1扩束后，进入第二透镜L2，再由第二透镜L2平行出射到X振镜上，该光束可自由在天空中垂直扫描180°，然后反射出的光束可再进行反射到Y振镜上，该出射的光束可在自由在天空中水平扫描360°，本发明实施的激光器可以使用不同颜色的激光束，本实施主要红光，绿光和蓝光，能过本激光扩束镜及X振镜和Y振镜，可编制出不同的色彩。
本发明实施例设计的最佳扩束镜系统，其具体成像质量如下：
参见图4所示，本发明实施例的扩束镜系统的几何弥散斑，其斑点在6μ左右，具有极高的分辨率。
参见图5所示，其为本发明实施例的扩束镜扩束后光束的能量集中度，表明其能量已完全集中在20μ以内。
参见图6所示，其为本发明实施例的扩束镜头综合成像评价的光学传递函数MTF，其值也接近理想。
以上，仅为本发明之较佳实施例，意在进一步说明本发明，而非对其进行限定。凡根据上述之文字和附图所公开的内容进行的简单的替换，都在本专利的权利要求保护范围之内。