专利名称：一种扩束装置及激光演示系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光路调整装置，尤其涉及一种扩束装置及激光演示系统。
背景技术：
激光颜色鲜艳，色彩饱和，穿透力强，适合于户外景观照明和激光演示。但激光器 发出的激光束太细，且因存在发散角不能远射。现有工业用扩束镜将激光束直径扩大的比 例有限，期待着一种能将激光束直径扩得更大且能远射的扩束装置和激光演示系统。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种可将激光束直径扩大至原来10倍以上且平行 出射的扩束装置，旨在解决现有扩束镜扩大比例有限的问题。本发明实施例的另一目的在于提供一种光束直径较大的激光演示系统。本发明实施例是这样实现的，一种扩束系统，包括第一透镜和第二透镜，所述第 一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型 透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述扩束镜与准直镜之 间的距离为d2，d2的大小为185mm彡d2彡215mm ；且所述第一透镜为扩束镜。本发明实施例的另一目的是这样实现的，一种激光演示系统，包括第一透镜和第 二透镜，所述第二透镜的输出光路上设有至少一个反射镜；所述第一透镜和第二透镜位于 同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为 凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述扩束镜与准直镜之间的距离为d2，d2的大 小为185mm < d2 < 215mm ；且所述第一透镜为扩束镜。本发明中所述第一透镜和第二透镜均为弯月型透镜，经由本扩束装置出射的激光 束平行且直径适合户外激光演示，远射距离1 5 20km。沿平行光束出射方向设第一反 射镜，平行光束经所述第一反射镜反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。经所述 第一反射镜反射的平行光束的光路上设第二反射镜，平行光束经所述第二反射镜反射后可 在空间水平方向360°范围内任意扫射，同时利用各种颜色的激光，便可在天空形成五彩斑 斓的景象，美化城市夜景。
图1是本发明实施例提供的扩束装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的扩束装置的光线轨迹示意图；图3是本发明实施例提供的激光演示系统的结构示意图；图4是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光成像点的几何弥散斑图；图5是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光能量集中度图；图6是经本发明实施例提供的扩束装置出射的平行光光学传递函数MTF图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。如图1和图2所示，本发明实施例提供的扩束装置具有第一透镜1和第二透镜2， 所述两透镜位于同一光轴上，所述第一透镜1和第二透镜2均为弯月型透镜，所述第一透 镜1为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，且第一透镜1为扩束镜，可将激光的光束 扩束倍数达10倍；所述第二透镜2为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜，且第二透 镜2为准直镜，可将入射的激光光束平行射出；所述第一透镜1和第二透镜2之间的距离为 d2,185mm 彡 d2 彡 215mm。
权利要求
1.一种扩束装置，包括第一透镜和第二透镜，其特征在于，所述第一透镜和第二透镜 位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透 镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的距离为 d2，d2的大小为185mm彡d2彡215mm ；且所述第一透镜为扩束镜。
2.如权利要求1所述的扩束装置，其特征在于，所述第一透镜的扩束倍数为10倍。
3.如权利要求1所述的扩束装置，其特征在于，所述第二透镜为准直镜。
4.如权利要求3所述的扩束装置，其特征在于，所述第一透镜具有曲率半径为Rl的第 一曲面Sl和曲率半径为R2的第二曲面S2 ；所述第二透镜具有曲率半径为R3的第三曲面S3 和曲率半径为R4的第四曲面S4;其中第一曲面Sl的曲率半径Rl的期望值为172mm、第二 曲面S2的曲率半径R2的期望值为10mm、第三曲面S3的曲率半径R3的期望值为-1500mm、 第四曲面S4的曲率半径R4的期望值为-170mm，曲率半径附、1 2、1 3、和R4的公差不超过各 自期望值的5%。
5.如权利要求4所述的扩束装置，其特征在于，所述第一透镜光轴上的中心厚度dl的 期望值为2mm，所述准直镜光轴上的中心厚度d3的期望值为5. 3mm,中心厚度dl和d3的公 差不超过各自期望值的5%。
6.如权利要求4所述的扩束装置，其特征在于，所述扩束镜的材料Ndl Vdl的期望 值为1.5/68，所述准直镜的材料Nd2 Vd2的期望值为1.8Λ5，光学材料Ndl Vdl和 Nd2 Vd2的公差不超过各自期望值的5%，其中Ndl表示所述扩束镜的材料在波长λ = 587. 6nm的d线处的折射率，Vdl表示所述扩束镜的材料在波长λ = 587. 6nm的d线处的 阿贝数，Nd2表示所述准直镜的材料在波长λ = 587. 6nm的d线处的折射率，Vd2表示所述 准直镜的材料在波长λ = 587. 6nm的d线处的阿贝数。
7.如权利要求4所述的扩束装置，其特征在于，所述第一曲面Si、第一曲面S2、第一曲 面S3和第一曲面S4均镀增透膜。
8.一种激光演示系统，其特征在于，所述激光演示系统包括如权利要求1至7任一项所 述的扩束装置，所述第二透镜的输出光路上设有至少一个反射镜。
9.如权利要求8所述的激光演示系统，其特征在于，所述反射镜为两个，分别为第一反 射镜和设于所述第一反射镜反射光路的第二反射镜，所述第一反射镜和第二反射镜均为平 面反射镜。
10.如权利要求8或9所述的激光演示系统，其特征在于，所述反射镜的反射面均镀反射膜。
全文摘要
本发明适用于激光演示和景观照明，提供了一种扩束装置，其包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜位于同一光轴上，所述第一透镜为凸面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第二透镜为凸面向着光线出射方向弯曲的弯月型透镜；所述第一透镜与第二透镜之间的距离为d2，d2的大小为185mm≤d2≤215mm；且所述第一透镜为扩束镜。经由本扩束装置出射的激光束平行且直径适合户外激光演示，远射距离l≈5～20km。平行光束经所述第一反射镜反射后可在空间垂直方向180°范围内任意扫射。平行光束经所述第二反射镜反射后可在空间水平方向360°范围内任意扫射，同时利用各种颜色的激光，便可在天空形成五彩斑斓的景象，美化城市夜景。
文档编号G02B27/09GK102109679SQ20091018933
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日
发明者周朝明, 李家英, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司