[发明专利]激光扩束镜系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学镜头，尤其涉及城市灯光演示的激光扩束镜系统。

背景技术

随着激光应用的拓展，近年开发出来一种城市激光演示灯光系统，它在平 日可作为一种城市的标示，节假日则可在城市中心及周围发出各种颜色的彩色 光柱以增加节日气氛。由于这种灯柱要能覆盖住整座城市，因此这种光柱直径 必须能有一定大，而且要求能远射。目前，激光器只能做成较小直径的出射光 束，如：1-5mm，且激光光束的发散角一般都较大，光柱在天空只能有限射到 很近的距离就消失在空气中，因此，现代光学系统中，常需要对不同口径的平 行光束进行扩束，普通激光输出的光束直径一般都比较小，一般为φ5mm之间， 实际系统中常常需要扩束后使用。如，中国专利号为ZL200410084636.5提供 了一种光束通用扩束系统，其是将透镜框与调节件分离，通过更换透镜来实现 扩束，这种扩束系统使用时相当麻烦，也不能随意调节射出光柱的大小和方向。 在现代城市中，到处可见五彩缤纷灯光，其是采用激光灯光演示系统而射 出，但目前的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，不能满足现代城市灯光演示的需求。

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，而提出一种激光 扩束镜系统，该系统可随意调节光束大小和平行度，可满足现代城市的灯光演 示需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种激光扩束镜系统，包括 第一透镜，第二透镜和第三透镜，其中：第一透镜和第三透镜曲面向着光线的 入射方向弯曲，第二透镜曲面背向着光线入射的方向弯曲，且第二透镜为扩束 镜，该三个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜与第二透镜在光轴上的间距 为d2，所述的第二透镜与第三透镜在光轴上的间距为d4，其中：d2＝2～20mm， d4＝200±15mm。

同现有技术相比，本发明提供的激光扩束镜系统通过设置三个弯月型透 镜，并通过透镜间距来调节激光器出射光束，可使从激光器出射的光束扩大 10-15倍；该激光扩束系统同时可调节射出激光的平行度，经过扩束后，可形 成直径达φ10-100mm的光束，经扩束镜调节成一束能远射到20-30公里的平行 光柱。

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设置有一个反光镜的光路示意图；

图3为本发明的扩束镜系统实施例设置有两个反光镜的光路示意图；

图4为本发明的扩束镜系统实施例的光线轨迹示意图；

图5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6是本发明的扩束镜系统实施例的能量集中度的示意图；

图7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4所示，本发明实施例提供一种激光扩束镜系统，该系统第一透 镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3构成，该三个透镜均为弯月型透镜，其中， 第一透镜L1曲面向着光线的入射方向弯曲，第二透镜L2曲面背向着光线入射 的方向弯曲，且第二透镜L2为扩束镜，第三透镜L3曲面向着光线的入射方向 弯曲，该三个透镜位于同一光轴上；经过本发明实施例的激光器1射出的光线 经，首先进入第一透镜L1；再由第一透镜L1平行进入第二透镜L2，经过第二 透镜L2进行扩束后，可形成直径达φ10-100mm的光束，经第二透镜L2调节成 一束能远射到20-30公里的平行光柱，最后进入第三透镜L3。

该三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。

第三透镜L3，其分别由曲率半径为R5、R6的两个曲面S5、S6构成，其光 轴上的中心厚度d5，材料为Nd3:Vd3。

第一透镜L1与第二透镜L2在光轴上的间距为d2；第二透镜L2与第三透 镜L3在光轴上的间距为d4。

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：