专利名称：一种非球面胶合准直透镜及其系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学透镜，尤其是一种非球面胶合准直透镜及其系统。
背景技术：
在激光光学领域，光学玻璃球面透镜由于加工工艺成熟，易于批量加工，成 本低，因而在激光准直光学系统中，目前仍被普遍采用。
非球面透镜与球面透镜比较，非球面透镜在激光准直上， 一是准直效果更好， 可以达到或非常接近平行光输出；二是透光率高，提高激光光能量的有效利用 率，增强亮度，降低能耗。三是焦距短，可以使激光器结构小型化，尤其是小 功率激光器可以实现微型化设计，从而实现激光仪器的小型化。
对于非球面透镜比球面透镜有着许多优点，目前加工的非球面透镜主要有两 类， 一类是用光学玻璃材料加工的非球面透镜，优点是热变形小，光学性能稳 定；主要采用金刚石切削或热压成型的方法加工，加工成本高，难以批量化加 工。另一类是采用光学塑料材料，用注塑的方法加工，可以实现批量化加工， 且成本很低；但光塑非球面透镜，由于热变形比较大，影响到光学性能的稳定 性，因而在光学仪器及有较高光学性能要求的场合不能够应用。由于光学玻璃 非球面透镜受加工限制和光塑非球面透镜热变形大限制的两大因素，因而导致 非球面透镜应用目前还不能够普及。光学塑料非球面透镜因其主要由光学塑料 材料制成而得名，简称光塑非球面透镜。
实用新型内容
为了解决背景技术中所述的技术问题，本实用新型提供了一种非球面胶合 准直透镜，其具有易批量加工、成本低、热变形小、准直效果好、应用广泛， 能促进激光器和激光仪器小型化设计等特点。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型是一种非球面胶合准直透镜， 其特殊之处在于，所述非球面胶合准直透镜包括光学玻璃球面透镜和光塑非球 面透镜，所述光塑非球面透镜胶合在光学玻璃球面透镜上。
上述光学玻璃球面透镜是由两个凸曲面构成；所述两个凸曲面分别是相同
或不同曲率半径的球面。上述光塑非球面透镜，是由凸凹两个曲面构成；所述凸曲面是一个非球面; 所述凹曲面是一个球面；所述凹曲面的曲率半径与所述的光学玻璃球面透镜的 一个凸曲面的曲率半径相同。
上述光塑非球面透镜，是采用光学塑料材料、注塑一次成型的超薄型光塑 非球面透镜。
上述光学塑料材料是聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共聚物、 聚碳酸酯或甲基戊烯聚合物。
上述光学玻璃球面透镜，是采用光学玻璃材料、运用通用的光学冷加工设 备、工艺，加工而成的光学玻璃透镜。
上述非球面准直透镜系统包括光源及设置在光源光路上的非球面胶合 准直透镜。
上述非球面准直透镜系统还包括有设置在非球面胶合准直透镜出射光 路上的可使点状光转变为线状光的透镜。
上述可使点状光转变为线状光的透镜是柱面镜。
上述光源是380 nm—760nm的可见激光或760 nm以上的红外激光光源。
本实用新型的特点是l)光塑非球面透镜是运用注塑一次成型的方法制作; 光学玻璃球面透镜是通过普通光学冷加工设备和工艺制作，加工方法简单，易
于批量生产，加工成本低。2) —是对光塑非球面透镜进行超薄化设计，将因光 塑材料的热变形对光学性能的不利影响降到最低程度；二是将光塑非球面透镜 胶合在热稳定性好的光学玻璃球面透镜的球面上，保证了光塑非球面透镜厚度 的基本均匀性，降低了厚度差异引起的热变形；三是超薄光塑非球面透镜固定 在光学玻璃球面透镜基础上，热稳定性好的光学玻璃球面透镜限制了光塑非球 面透镜的热变形。通过超薄设计、厚度均匀化和热稳定基础加固三方面综合作 用，能够有效解决光塑透镜热变形；3)通过本实用新型主要是对激光进行准直， 不仅准直效果好，且还能縮短焦距，便于激光器微型化设计。因此，本实用新 型具有易批量加工、成本低、热变形小、准直效果好、应用广泛，能促进激光 器和激光仪器小型化设计等特点。
图l是本实用新型结构示意图。
图2是光学玻璃球面双凸透镜示意图。图3是光塑非球面凹凸透镜示意图。
图4是点状光斑光路示意图。 图5是线状光斑光路示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型是由一个双凸面光学玻璃球面透镜1与一个凹凸面光 塑非球面透镜2胶合在一起的非球面胶合准直透镜8。
参见图2，所述的双凸面光学玻璃球面透镜1包括第一凸曲面3和第二凸曲 面4，且第一凸曲面3和第二凸曲面4均是球面，两个球面的曲率半径可以相等， 也可以是不相等的。
参见图3，所述的凹凸面光塑非球面透镜2由凹曲面5和第三凸曲面6构成， 所述凹曲面5是一个球面，其曲率半径与第一凸曲面3或第二凸曲面4的曲率 半径相等，本实施例中，由于所述凹曲面5胶合在所述第二凸曲面4上，因此， 所述凹曲面5的曲率半径与第二凸曲面4的曲率半径相等，主要是为了所述凹 曲面5和第二凸曲面4的紧密胶合；所述第三凸曲面6是一个非球面。
参见图4，是本实用新型在激光扫平仪、激光水平尺、激光对点、激光指示 器及激光瞄具等激光仪器中点光斑激光器的应用光路示意图，该光路主要由非 球面胶合透镜8构成，非球面胶合准直透镜8设置在第一光源7的光路上。 本实施例中，第一光源7可以是激光二极管或LED或氦氖激光，由第一光源7 即本实施例中的激光二极管发出的激光，通过非球面胶合准直透镜8进行准直 聚焦，在应用距离处将激光束汇聚成一个圆点状光斑9。
参见图5，是本实用新型在激光投线仪、激光标线仪等激光仪器中线光斑激 光器的应用光路，该光路主要由第二光源12、非球面胶合准直透镜8和柱面镜 10构成；所述非球面胶合准直透镜8设置在第二光源12的光路上；所述柱 面镜10设置在非球面准直透镜透镜的出射光路上。
本实施例中，第二光源12可以是激光二极管或LED或氦氖激光，激光二极 管发出的激光，通过非球面胶合准直透镜8进行准直聚焦，再通过设置在非J求 面胶合准直透镜的出射光路上的柱面镜10将激光束投射在一个平面内、呈扇 面分布，在应用距离处形成一条线状光斑ll。
本实用新型主要适用于380 nm—760nm的可见激光或760 nm以上的红外激光。
权利要求1、一种非球面胶合准直透镜，其特征在于所述非球面胶合准直透镜包括光学玻璃球面透镜和光塑非球面透镜，所述光塑非球面透镜胶合在光学玻璃球面透镜上。
2、 根据权利要求1所述的非球面胶合准直透镜，其特征在于所述光学玻 璃球面透镜是由两个凸曲面构成；所述两个凸曲面分别是相同或不相同的曲率 半径的球面。
3、 根据权利要求2所述的非球面胶合准直透镜，其特征在于所述光塑非 球面透镜，是由凸凹两个曲面构成；所述凸曲面是一个非球面；所述凹曲面是 一个球面；所述凹曲面的曲率半径与所述的光学玻璃球面透镜的一个凸曲面的 曲率半径相同。
4、 根据权利要求1或3所述的非球面胶合准直透镜，其特征在于所述光 塑非球面透镜，是采用光学塑料材料、注塑一次成型的超薄型光塑非球面透镜。
5、 根据权利要求1或2所述的非球面胶合准直透镜，其特征在于所述光 学玻璃球面透镜，是采用光学玻璃材料、运用通用的光学冷加工设备、工艺， 加工而成的光学玻璃透镜。
6、 一种非球面胶合准直透镜系统，其特征在于所述非球面准直透镜 系统包括光源及设置在光源光路上的非球面胶合准直透镜。
7、 根据权利要求6所述的非球面胶合准直透镜系统，其特征在于所述 非球面准直透镜系统还包括有设置在非球面胶合准直透镜出射光路上的可 使点状光转变为线状光的透镜。
8、 根据权利要求7所述的非球面胶合准直透镜系统，其特征在于所述可使点状光转变为线状光的透镜是柱面镜。
9、 根据权利要求6所述的非球面胶合准直透镜系统，其特征在于所述 光源是380 nm—760nm的可见激光或760 nm以上的红外激光光源。
专利摘要本实用新型涉及一种非球面胶合准直透镜，其包括光学玻璃球面透镜和光塑非球面透镜，光塑非球面透镜胶合在光学玻璃球面透镜上。本实用新型通过超薄设计、厚度均匀化和热稳定基础加固三方面综合作用，有效解决了光塑透镜热的变形，对激光进行准直，不仅准直效果好，且还能缩短焦距，便于激光器微型化设计，具有易批量加工、成本低、热变形小、准直效果好、应用广泛，能促进激光器和激光仪器小型化设计等特点。
文档编号G02B3/02GK201233454SQ20082002925
公开日2009年5月6日 申请日期2008年5月30日 优先权日2008年5月30日
发明者孙建华 申请人:西安华科光电有限公司