一种椭圆光斑激光发射天线的制作方法

本发明涉及光束发射天线领域，具体是一种椭圆光斑激光发射天线。

背景技术：

现有的激光照明镜头都是将激光器发射的光线成圆形，如公告号为CN203241609U的发明专利公开了一种成像照明镜头，采用成像的原理实现变焦激光照明，但是这种照明方式系统的焦距变化很小，成像光斑为圆形光斑。随着高清摄像的普及，现在市场上绝大多数摄像机都是高清摄像机。高清摄像机靶面宽高比大多都是16：9的，如果用圆形光斑为其照明，激光的能量利用率会很低，并且比例也不协调，不利于晚上的成像效果。

技术实现要素：

本发明的目的，就是为解决现有技术存在的问题，而设计了一种椭圆光斑激光发射天线，能够解决了圆形光斑激光器为市场上现有的高清摄像机补光照明利用率低的问题，大大提高了光纤激光器为高清摄像机补光照明的利用率，而且成像画面更协调，成像效果好。

本发明的技术方案为：本发明提供了一种椭圆光斑激光发射天线，包括前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组，所述前透镜组包括凸透镜Ⅰ，变倍透镜组包括凹透镜，固定透镜组包括凸透镜Ⅱ，所述前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组中至少一组还包括柱面镜，所述前透镜组和变倍透镜组均沿光轴方向可移动设置，所述前透镜组的水平方向和垂直方向的组合焦距为正焦距，所述变倍透镜组的水平方向和垂直方向的组合焦距为为负焦距，所述固定透镜组的水平方向和垂直方向 的组合焦距为正焦距。

上述前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组中仅有变倍透镜组包括柱面镜。

上述前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组中，任意两组中分别包括柱面镜。

上述前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组中三组均分别包括柱面镜，其中，所述前透镜组、变倍透镜组和固定透镜组中的柱面镜依次为柱面镜Ⅰ、柱面镜Ⅱ和柱面镜Ⅲ。

上述固定透镜组的后端透镜靠近激光器的出光口一侧设置，上述凸透镜Ⅰ的最大直径D与前透镜组中最前端的透镜到激光器出光口之间的最长距离TOTR的比值D/TOTR＞0.4。

上述椭圆光斑激光发射天线在变焦过程中始终满足1＜f1/f2≤2，其中，f1为水平方向的焦距，f2为垂直方向的焦距。

上述椭圆光斑激光发射天线满足以下条件：在水平方向上的变焦倍数f1t/f1w与≥15，在垂直方向上的变焦倍数f2t/f2w≥15，其中，f1t为椭圆光斑激光发射天线水平方向的最长焦距，f1w为椭圆光斑激光发射天线水平方向的最短焦距，f2t为椭圆光斑激光发射天线垂直方向的最长焦距，f2w为椭圆光斑激光发射天线垂直方向的最短焦距。

上述固定透镜组的组合焦距fh≤10mm。

上述柱面镜Ⅰ的屈光度设置为负屈光度。

上述柱面镜采用凸柱面镜或凹柱面镜或柱透镜或鲍威尔棱镜

本发明的有益效果可通过上述方案得出：1、本发明通过采用柱面镜与透镜的组合，使得激光发射天线的水平方向焦距相对于垂直方向的焦距更短、照明角度更大，从而发射出椭圆光斑，进而解决了圆 形光斑激光器为市场上现有的高清摄像机补光照明利用率低的问题，大大提高了光纤激光器为高清摄像机补光照明的利用率，而且成像画面更协调，成像效果好。2、本发明结构简单，设计巧妙，通过调节前透镜组或变倍透镜组，可实现椭圆光斑大小的改变，进而实现不同角度的照明，使用方便，应用范围广，值得推广。

由此可见，本发明与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明中实施例1的光学模拟示意图；

图3为本发明实施例1中短焦时垂直方向的MTF曲线；

图4为本发明实施例1中短焦时水平方向的MTF曲线；

图5为本发明实施例1中长焦时垂直方向的MTF曲线；

图6为本发明实施例1中长焦时水平方向的MTF曲线；

图7为本发明具体实施方式中短焦时水平方向角度模拟图；

图8为本发明具体实施方式中短焦时垂直方向角度模拟图；

图9为实施例2的结构示意图；

图10为实施例2的光学模拟示意图；

图11为实施例3的结构示意图；

图12为实施例3的光学模拟示意图；

图13为实施例4的结构示意图；

图14为实施例4的光学模拟示意图；

图15为实施例5的结构示意图；

图16为实施例5的光学模拟示意图。

其中，1为前透镜组，2为变倍透镜组，3为固定透镜组，4为激光器的出光口，1-1为凸透镜Ⅰ，1-2为柱面镜Ⅰ，2-1为柱面镜Ⅱ，2-2为凹透镜，3-1为柱面镜Ⅲ，3-2为凸透镜Ⅱ。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

具体实施方式：本发明提供了一种椭圆光斑激光发射天线，包括依次设置的前透镜组1、变倍透镜组2、固定透镜组3，所述固定透镜组靠近激光器的出光口一侧设置，所述前透镜组1包括凸透镜1-1，变倍透镜组2包括凹透镜2-2，固定透镜组3包括凸透镜Ⅱ3-2，所述前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3中至少一组还分别包括柱面镜，所述前透镜组1和变倍透镜组2均沿光轴方向可移动设置，即通过使变倍透镜组2在前透镜组1和固定透镜组3之间移动可用以改变光学系统的焦距，也可根据实际需求移动前透镜组1的位置用以补偿变倍透镜组2，以保证发射的光斑满足照明需求。所述前透镜组1的水平方向和垂直方向的组合焦距为正焦距，所述变倍透镜2的水平方向和垂直方向的组合焦距为为负焦距，所述固定透镜组3的水平方向和垂直方向的组合焦距为正焦距。

在本实施例中，前透镜1组、变倍透镜组2和固定透镜组3均分别包括柱面镜，其中，所述前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3中的柱面镜依次为负屈光度的柱面镜Ⅰ1-2、负屈光度的柱面镜Ⅱ2-1和正屈光度的柱面镜Ⅲ3-1。其中柱面镜采用凸柱面镜或凹柱面镜或柱透镜或鲍威尔棱镜等等只改一维方向的光学透镜。上述固定透镜组3的组合焦距fh≤10mm。上述椭圆光斑激光发射天线在变焦过程 中始终满足1＜f1/f2≤2，其中，f1为水平方向的焦距，f2为垂直方向。凸透镜Ⅰ1-1的最大直径D与前透镜组1中最前端的透镜到激光器出光口4之间的最长距离TOTR的比值D/TOTR＞0.4。

所述椭圆光斑激光发射天线满足以下条件：在水平方向上的变焦倍数f1t/f1w与≥15，在垂直方向上的变焦倍数f2t/f2w≥15，其中，f1t为椭圆光斑激光发射天线水平方向的最长焦距，f1w为椭圆光斑激光发射天线水平方向的最短焦距，f2t为椭圆光斑激光发射天线垂直方向的最长焦距，f2w为椭圆光斑激光发射天线垂直方向的最短焦距。

在工作过程中，将光纤激光器光纤头放置在光纤激光器出光口，由于柱面镜与透镜组合使得水平方向焦距相对于垂直方向焦距更短、照明角度更大，从而本发明就会发射出椭圆光斑。随着变倍透镜组2向前透镜组1移动，照出的椭圆光斑变大，随着变倍透镜组2向固定透镜组3移动，照出的椭圆光斑变小。根据实际的需求，也可以移动前透镜组1，进而改变焦距，增强照明效果。

其中，表一为本实施例中各光学元件参数表。S1～S12分别为各透镜的各个表面。

表一

实施例2

如图9所示，在本实施例中，前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3三组中仅有前透镜组1和变倍透镜组2包括柱面镜来实现非对称两维方向光线发射，所述前透镜组1、变倍透镜组2中的柱面镜依次为柱面镜Ⅰ1-2、柱面镜Ⅱ2-1。

实施例3

如图10所示，在本实施例中，前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3三组中仅有前透镜组1和固定透镜组3包括柱面镜来实现非对称两维方向光线发射，所述前透镜组1、固定透镜组3中的柱面镜分别为柱面镜Ⅰ1-2、柱面镜Ⅲ3-1。

实施例4

如图11所示，在本实施例中，前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3三组中仅有变倍透镜组2和固定透镜组3包括柱面镜来实现非对称两维方向光线发射，所述变倍透镜组2和固定透镜组3中的柱面镜分别为柱面镜Ⅱ2-1、柱面镜Ⅲ3-1。

实施例5

如图12所示，在本实施例中，前透镜组1、变倍透镜组2和固定透镜组3三组中仅有变倍透镜组2包括柱面镜。

上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。