专利名称：：一种激光扩束镜系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及光学镜头，尤其涉及城市灯光演示的一种激光扩束镜系统。
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l-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，一般为小5mm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，包括第一透镜和第二透镜，其中所述的第一透镜是弯月型透镜，其曲面背向着光线的入射方向弯曲，所述的第二透镜是平凸型透镜，其曲面向着光线入射的方向弯曲，该两个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜Ll与第二透镜L2在光轴上的间距为d2，d2=300mm±15%;所述的第一透镜为扩束镜。同现有技术相比，本发明提供的一种激光扩束镜系统，通过设置一弯月型透镜和一个平凸型透镜，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，可形成直径达小10-lOOmm的光束，经扩束镜调节成一束能远射到5-30公里的平行光柱。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4为本发明的扩束镜系统实施例的光线轨迹示意图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6是本发明的扩束镜系统实施例的能量集中度的示意图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。具体实施例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和第二透镜L2构成，所述的第一透镜Ll是弯月型透镜，其曲面背向光线的入射方向弯曲，所述的第二透镜L2是平凸型透镜，其曲面向着光线入射的方向，该两个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜Ll为扩束镜，所述的第一透镜Ll与第二透镜L2在光轴上的间距为d2，d2=300±15%。本发明实施例的激光器1出射的光束，经第一透镜L1扩束后，进入第二透镜L2，所述第一透镜Ll可将光束扩束倍数达15倍，可将光束的直径扩大到lOmm-lOOmm的光柱，而且可远射到5公里至30公里的距离。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Rl、R2的两个曲面Sl、S2构成，其光轴上的中心厚度dl，材料为Ndl:Vdl。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Ll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<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>其中，上述扩束镜系统结构参数的动态设计范围有1^4，AR卜4《±5%(RR4);々3，Adu《±5%(dpcQ;d2，315>d2>285;Nd/vd，ANd/vd《5%(Nd乂vc^Nd2/vd2)本发明实施例所述的激光器出射光束直径P人=5^^，扩束镜出射光束直径p出-75wm，扩束镜p=15x，远射距离1"20Km。|3=15x表示倍数，即激光器l出射的光束经第一透镜L1扩束后的直径扩大了15倍。如图2所示，本发明实施例所述的系统还包括一个反光镜A，当激光器1出射的光束经扩束镜扩束，如图4所示，然后再出射到反光镜A上，该光束可自由在天空中垂直扫描180°，如图2所示。如图3所示，本发明实施例包括两个反光镜A和B，当激光器1出射的光束经扩束镜扩束，再出射到反光镜A上，然后反射出的光束可再进行反射到反光镜B上，该出射的光束可在自由在天空中水平扫描360。，本发明实施可以使用不同颜色的激光束，可使天空布满五彩缤纷的颜色，彩色的光柱，非常耀眼夺目。本发明实施例所述的反光镜的尺寸为长X宽X高=120X80X5mm该反光镜上还镀有增透膜和反射膜，该增透膜和反射膜的厚度为A=480-532-656.3nm，A:表示可透过光线的波长，本发明实施例主要以蓝光，绿光和红光为例，其透过光波波长的峰值为■，532和656.3。本发明实施例设计的最佳扩束镜系统，其具体成像质量如。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5所示，本发明实施例的扩束镜系统的几何弥散斑，其斑点在6ii左右，具有极高的分辨率。参见图6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10ii以内。参见图7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。与现有技术相比，本发明实施例可将小光束进行扩束，而且可调节光束的平行度，颜色可根据需求而选择不同的颜色来满足不同城市灯光的演示需求。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。权利要求一种激光扩束镜系统，包括第一透镜(L1)和第二透镜(L2)，其特征在于所述的第一透镜(L1)是弯月型透镜，其曲面背向着光线的入射方向弯曲，所述的第二透镜(L2)是平凸型透镜，其曲面向着光线入射的方向弯曲，该两个透镜位于同一光轴上；所述的第一透镜(L1)与第二透镜(L2)在光轴上的间距为d2，d2＝300mm±15％；所述的第一透镜(L1)为扩束镜。2.根据权利要求l所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的扩束镜(LI)的倍数为15倍。3.根据权利要求l所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的第一透镜(LI)是由曲率半径为R1和R2的两个曲面S1和S2构成，Rl的值为25.0mm±5%，R2的值为7.0mm±5%。4.根据权利要求3所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的第一透镜(LI)在光轴上的中心厚度为2.0mm±5%。5.根据权利要求1所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的第二透镜(L2)是由曲率半径为R3和R4的两个曲面S3和S4构成，R3的值可以是无穷大，R4的值为-280.0mm±5%。6.根据权利要求4所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的第二透镜(L2)在光轴上的中心厚度为7.0mm±5%。7.根据权利要求3或4所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的第一透镜(Ll)材质为Ndl:Vdl=1.5:68，±5%的误差范围。8.根据权利要求5或6所述的激光扩束镜系统，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1所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的系统还包括至少一个反光镜。10.根据权利要求9所述的激光扩束镜系统，其特征在于所述的反光镜上还镀有增透膜和反射膜，该增透膜和反射膜的厚度为A=480-532-656.3nm。全文摘要本发明提供一种激光扩束镜系统，包括第一透镜和第二透镜，其中所述的第一透镜是弯月型透镜，其曲面背向光线的入射方向弯曲，所述的第二透镜是平凸型透镜，其曲面向着光线入射的方向弯曲，该两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，d2＝300mm±15％；同现有技术相比，本发明通过设置一弯月型透镜和一个平凸型透镜，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5-30公里的平行光柱。文档编号G02B3/00GK101750743SQ20091018931公开日2010年6月23日申请日期2009年12月23日优先权日2009年12月23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