专利名称：一种应用于光电教学的多功能平行光管的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电教学设备技术领域，具体地说，本发明涉及一种应用于光电教学的多功能平行光管。
背景技术：
光电教学领域广泛应用平行光管，讲授大学相关课程的知识点，培养学生的实践能力。是大学教学领域必不可少的仪器。平行光管是一种能提供一无穷远目标或平行光束的光学仪器，它可作为测试基准，广泛地用于测试工作和对其他仪器的校准工作。现有技术中，传统的平行光管包括平行光管镜筒和在所述平行光管镜筒内沿着光路依次布置的白炽灯、滤色片、双面磨毛玻璃、目标物安置机构和准直镜(即准直物镜)。其中，平行光管的准直镜与目标物距离一般较长O00-2000mm)，微小的应力形变都会导致平行光管的平行性能下降，因此，为了保证结构的稳定性，传统平行光管镜筒使用铸铁材料厚壁(壁厚> 5mm)空心圆柱型设计。然而此种设计使得平行光管自重过大、笨拙， 不能灵活摆放、夹持，导致使用场合受到限制。传统平行光管使用小白炽灯作为照明光源，其亮度低，发热量大。亮度低的平行光管对使用环境要求就更高，一般需要暗室环境。而发热量大则会导致光机结构受热变形，降低平行光管的热稳定性，影响测试精度。传统平行光管均使用卡口结构更换目标物，这种结构可以保证更换的轴向和径向位置的重复性，但是由于卡口结构容易磨损，频繁的更换会导致卡口磨损降低定位精度，因此不适合频繁更换目标物的应用场合。特别是在光电教学领域中，这一问题尤其显著。传统平行光管多采用单独的双面磨毛玻璃作为勻光系统。由于磨毛玻璃受到毛面抛光粉颗粒影响，不能做到很细的表面颗粒；同时白炽灯的灯丝体积较大，亮度集中，所以仅使用双面磨毛玻璃时其勻光效果不太理想。综上所述，目前迫切需要一种重量轻、体积小、热稳定性高、定位精度高且勻光效果好的平行光管。
发明内容本发明的目的是提供一种重量轻、体积小、热稳定性高、定位精度高且勻光效果好的平行光管。为实现上述发明目的，本发明提供了一种应用于光电教学的多功能平行光管，包括平行光管镜筒和位于所述平行光管镜筒内沿着光路依次布置的光源、勻光模块、目标物安置机构和准直镜；其中，所述平行光管镜筒外观呈哑铃状，包括入射段、通光段和出射段， 所述入射段内安装所述光源、勻光模块和目标物安置机构，所述出射段内安装所述准直镜； 所述入射段和出射段的内径均与所述通光段一致，且入射段和出射段的筒壁厚度均大于所述通光段的筒壁厚度。[0011]其中，所述平行光管镜筒是由一个圆柱筒型金属切削而形成的镜筒。其中，所述入射段和所述通光段之间具有使得镜筒的外径变化更加平滑的过渡段，所述出射段和所述通光段之间也具有使得镜筒的外径变化更加平滑的过渡段。其中，所述平行光管镜筒的入射段壁厚为4-6mm;所述平行光管镜筒的通光段壁厚为1. 5-2. 5mm ；所述平行光管镜筒的出射段壁厚为4_6mm。其中，所述光源为集成化多色LED光源。其中，勻光模块包括紧密贴合的双面磨毛玻璃和平凸透镜，所述平凸透镜布置在所述双面磨毛玻璃和所述光源之间，使得光源不能形成清晰像。其中，所述光源布置在平凸透镜0.5X焦距处。其中，目标物安置机构通过螺纹结构与目标物连接，所述螺纹结构内包括一个导向结构。其中，所述导向结构是陶瓷导向柱。与现有技术相比，本实用新型具有下列技术效果1、本实用新型镜筒的外形设计采用了“哑铃型”结构，在保证稳定性的前提下，减轻了重量，使得本实用新型与传统的平行光管相比更加小型化和轻型化，特别适合应用在光电教学领域。2、本实用新型采用新型集成化多色LED光源，提高了平行光管的热稳定性，大幅提高了平行光管的光强。3、本实用新型提供了新型的目标物更换螺纹定位机构，便用于更换多种不同的目标物，切换简单快速，定位重复性高，结构简单耐用。4、本实用新型采用新型的勻光光学设计，提高了光源勻光效果，同时可以压缩光源的发散角，提高光能利用率。
图1本实用新型一个实施例的光路结构示意图；图2本实用新型一个实施例的平行光管镜筒的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例对本实用新型做进一步地描述。根据本实用新型的一个实施例，提供了一种应用于光电教学的多功能平行光管。 该平行光管包括平行光管镜筒，如图2所示，平行光管镜筒5的内径恒定，外径则两端大中间小，使得所述平行光管镜筒5整体外观呈tt铃状。为方便描述，将所述平行光管镜筒5分为入射段51、通光段52、出射段53，但需注意的是，这三段是一体的，即整个镜筒是一体成型的，而不是由上述三段结构组装而成的。所述平行光管光路结构如图1所示，在平行光管镜筒5内，沿着光路依次布置光源2、勻光模块3、目标物安置机构4和准直镜6。其中，所述入射段51内安装所述光源2、勻光模块3和目标物安置机构4。所述出射段53内安装所述准直镜6。其中，入射段51和出射段53的外径大于通光段的外径，而入射段51和出射段 53的内径则均与所述通光段52 —致，即入射段51和出射段53的筒壁厚度大于通光段的筒壁厚度。这种设计使得该平行光管镜筒5能够有效地抵抗应力形变以保证平行光管的平行性能稳定，同时还能够显著地减轻平行光管镜筒5的重量。所述入射段51和所述通光段52 之间，以及所述出射段53和所述通光段52之间还可以自然地形成过渡段M，使得镜筒的外径变化更加平滑，这样可以减少应力集中，并有效地进一步增加平行光管镜筒5的强度，使其平行性能稳定更加稳定。在一个优选实施例中，所述平行光管镜筒5按下述方法制成对壁厚为4_6mm的圆柱筒型金属，在两端留出入射段51和出射段53，然后从外壁沿沈-32度角度向内切削至壁厚1. 5-2. 5mm，从而形成的一个两端粗中间细的哑铃型结构的镜筒。在一个实例中，入射段 51和出射段53壁厚取5mm，通光段52壁厚取2mm，切削角度取30度。上述实例中，平行光管镜筒5外形设计采用了“ 铃型”结构，减轻了约15%的重量，使得与传统的平行光管相比有小型化和轻型化的特征，特别适合应用在光电教学领域。进一步地，镜筒可以采用高强度的铝合金型材制作，相对于传统镜筒的铸铁材料，铝合金型材在保证相同的稳定性情况下下重量减轻了 62%。进一步地，为了精密调焦及良好的稳定性，平行光管镜筒5与目标物安置机构4使用精研M60X0. 75精密螺纹连接，平行光管镜筒5与准直镜6也使用精研M60X0. 75精密螺纹连接。为了保持螺纹的质量及稳定性，螺纹连接部分设置于所述平行光管镜筒5壁厚较厚部分(即入射段51和出射段53)内。在一个优选实施例中，光源2采用集成化多色LED光源，由连续可调LED电源1 (参考图1)为其供电。当使用的集成化多色LED光源功率大于IW时，相比于传统的平行光管的白炽灯(功率5-10W)亮度高4倍，发热量减小5倍以上，提高了平行光管的热稳定性。相比于传统平行光管使用滤色片方式更换颜色，本实施例可以方便实现多种颜色切换，且单色光的能量没有损失，大幅提高了平行光管的光强。在一个优选实施例中，勻光模块3包括紧密贴合的双面磨毛玻璃和平凸透镜，该平凸透镜位于所述光源和所述双面磨毛玻璃之间，使得光源不能形成清晰像。在一个更具体的例子中，所述光源布置在平凸透镜0. 5X焦距处。与传统的仅使用双面磨毛玻璃的方案相比，采用上述勻光光学设计，提高光源勻光效果20% ；同时可以将LED的发散角从70°压缩到约30° ；光能利用率提高了 2. 3倍，并提高勻光照明效果40%。在一个优选实施例中，目标物安置机构4通过螺纹结构与目标物连接，所述螺纹结构内包括一个导向结构。其中，所述导向结构是陶瓷导向柱。传统的平行光管大都使用机械卡口结构更换目标物，长期使用容易导致目标物松动，卡口磨损，导致精度下降；并且使用时目标物更换极其不便。本实施例提供的目标物更换螺纹定位机构，固定牢固，更换时磨损减少40%，方便用于更换多种不同的目标物，切换简单快速。普通螺纹结构无法很好地保证目标物的径向定位精度，在另一个优选实施例中，在螺纹内设置一个导向结构，如使用耐磨的陶瓷导向柱，从而确保目标物的径向定位精度小于5微米，这样定位重复性高，结构简单耐用。在一个优选实施例中，准直镜6采用重火石玻璃和冕牌玻璃各一片透镜胶合而成，焦距为400mm的正透镜，作用是将白光准直成平行光。该准直镜6能够校正400-650nm 波长内的色散。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制， 并且在应用上可以延伸到其他的修改、变化、应用和实施例，同时认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和范围内。
权利要求1.一种应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，包括平行光管镜筒和位于所述平行光管镜筒内沿着光路依次布置的光源、勻光模块、目标物安置机构和准直镜；其中， 所述平行光管镜筒外观呈 铃状，包括入射段、通光段和出射段，所述入射段内安装所述光源、勻光模块和目标物安置机构，所述出射段内安装所述准直镜；所述入射段和出射段的内径均与所述通光段一致，且入射段和出射段的筒壁厚度均大于所述通光段的筒壁厚度。
2.根据权利要求1所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述平行光管镜筒是由一个圆柱筒型金属切削而形成的镜筒。
3.根据权利要求1所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述入射段和所述通光段之间具有使得镜筒的外径变化更加平滑的过渡段，所述出射段和所述通光段之间也具有使得镜筒的外径变化更加平滑的过渡段。
4.根据权利要求1或2所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述平行光管镜筒的入射段壁厚为4-6mm ；所述平行光管镜筒的通光段壁厚为1. 5-2. 5mm ；所述平行光管镜筒的出射段壁厚为4-6mm。
5.根据权利要求1所述的应用于光电教学的多功能平行光管，所述光源为集成化多色 LED光源。
6.根据权利要求1所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述勻光模块包括紧密贴合的双面磨毛玻璃和平凸透镜，所述平凸透镜布置在所述双面磨毛玻璃和所述光源之间，使得光源不能形成清晰像。
7.根据权利要求6所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述光源布置在平凸透镜0. 5X焦距处。
8.根据权利要求1所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述目标物安置机构通过螺纹结构与目标物连接，所述螺纹结构内包括一个导向结构。
9.根据权利要求8所述的应用于光电教学的多功能平行光管，其特征在于，所述导向结构是陶瓷导向柱。
专利摘要本实用新型提供一种应用于光电教学的多功能平行光管，包括平行光管镜筒和位于所述平行光管镜筒内沿着光路依次布置的光源、匀光模块、目标物安置机构和准直镜；其中，所述平行光管镜筒外观呈哑铃状，包括入射段、通光段和出射段，所述入射段内安装所述光源、匀光模块和目标物安置机构，所述出射段内安装所述准直镜；所述入射段和出射段的内径均与所述通光段一致，且入射段和出射段的筒壁厚度均大于所述通光段的筒壁厚度。本实用新型提供的多功能平行光管重量轻、体积小、热稳定性高、定位精度高且匀光效果好。
文档编号G09B23/22GK202093722SQ20112016606
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者周鹏磊, 陆怡思 申请人:北京杏林睿光科技有限公司