一种低发散角全彩光束的产生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于光束产生装置技术领域，特别涉及一种低发散角全彩光束的产生装置，包括光源和光学系统，光学系统和光源连接；光源包括光学元件、望远镜式透镜和至少两个用于产生各种颜色的光束的多模激光二极管，光学元件包括非球面镜片和分光镜；光学系统包括至少一个镜片和至少一个光学透镜；光源和光学系统的布置可使得入射至光学透镜的光束能够照亮光学透镜的90%以上的面积，光学透镜的焦距大于镜片的焦距，并且镜片和光学透镜之间的距离小于或等于它们的焦距之和。相对于现有技术，本实用新型专利技术的有益效果为：低发射角（0到10°），圆形截面，锋利的边缘，均匀的光强分布，高的能量转换效率（25%），长使用寿命（20000h），以及柔和的混色效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光束产生装置
，特别涉及一种低发散角全彩光束的产生装置。
技术介绍
目前，具有圆形横截面的密集光束主要是由荧光蒸汽灯的光产生，或者由白炽灯泡的光产生，或者由通过一个或多个透镜聚焦的LED灯的光产生。这些装置的主要缺点是它们无法得到低发散性、高的电光转换效率、光强分布均匀、边缘锋利、混色柔和、强度高、寿命长的密集的全彩光束。虽然LED灯具有高效、混色柔和的优点，而且其寿命可以长达20000小时，但是其光束发散角很少能低于10°，而且它们的径向强度衰减地很快。白炽灯泡和荧光蒸汽灯能够达到1°的光束发散角，但是由于光边的存在，原始能量的50%以上都会损失掉。进一步的，这两种光源无法形成柔和的混色效果，而且会产生较多的热量、需要调整镜头到合适的距离以实现均匀的光强分布。相对于以上光源，激光器，尤其是二极管激光器，能够实现光束所需要的所有特征。其天然地具有低发散性、长使用寿命和高效率。多种波长能够混合成一种光束，以完成柔和的混光。但是，目前，能够产生具有圆形横截面和锋利的边缘的光束且得到均匀的光强分布的装置尚未见诸报道。本技术旨在提供一种低发散角全彩光束的产生装置，其能够产生全色光束，而且光束具有圆形截面、均匀的光强分布，光束的分散角为0到10°。
技术实现思路
本技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种低发散角全彩光束的产生装置，其能够产生全色光束，而且光束具有圆形截面、均匀的光强分布，光束的分散角为0到10°。为了实现上述目的，本技术所采用如下技术方案：一种低发散角全彩光束的产生装置，包括光源和光学系统，所述光学系统和所述光源连接；所述光源包括光学元件、用于设定从光源产生的光束的所需宽度的望远镜式透镜和至少两个用于产生各种颜色的光束的多模激光二极管，所述光学元件包括非球面镜片和分光镜，所述光学元件用于将多模激光器二极管产生的单个激光束合并为一个准直光束；所述光学系统包括至少一个镜片和至少一个光学透镜，所述镜片用于将光束从置于光束的光轴上的光源导入光学系统，所述光学透镜设置于可被来自于所述镜片的光束照亮的位置；所述光源和所述光学系统的布置可使得入射至所述光学透镜的光束能够照亮所述光学透镜的90%以上的面积，所述光学透镜的焦距大于所述镜片的焦距，并且所述镜片和所述光学透镜之间的距离小于或等于它们的焦距之和。照亮90%以上的面积这种照亮条件可以通过选择具有足够短的焦距的镜片来实现，因为照亮面积与镜片的焦距呈反比。所得到的光束在1 m到10m远的距离处仍然能够达到所需的性质，而且能够保持到几百米以后。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，所述光学元件包括用于将不同颜色的光束混合成单一的同心光束的平面分色光学元件。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，所述多模激光二极管为用于生成红色、绿色和蓝色光谱区的激光二极管。红色、绿色和蓝色的光足以产生白光或其他各种颜色的光。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，所述非球面镜片设置为三个，每个所述非球面镜片对应一个激光二极管，以对二极管的光束进行准直。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，所述光源包括至少两个具有相同颜色的激光二极管，激光二极管发出的光束经过非球面镜片准直后，再经过偏振立方体混合在一起。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，通过调整镜片和光学透镜之间的距离可以将光束的发散角调整至0°-10°。其中，只需要将镜片和光学透镜的焦点重叠，就可以得到具有0°发散角的光束。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，每个二极管的光强和光束的颜色均是连续可调的。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，进入光学系统的光束的截面为边长比为1:1到1:5的矩形截面。光束的宽度可以通过望远镜式透镜来调节，该望远镜式透镜包括柱面透镜或一对变形棱镜，以调节光束的截面为边长比为1:1到1:5的矩形截面。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，镜片为非球面凹透镜。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，光学透镜具有圆形光圈。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，光学透镜的数值孔径大于0.2。如果光学透镜的数值孔径大于0.1，则会出现球形误差，这从其所得的光束的突出的边缘就可以看出来。而如果光学透镜的数值孔径大于0.2，要实现照亮至少90%以上的区域这个条件并不需保留，而且由于入射光束的边缘没有被裁减，因此不会出现球面误差，因此就可以得到光束的圆形截面。作为本技术低发散角全彩光束的产生装置的一种改进，在非球面镜片和偏振立方体之间设置有偏振旋转器，用于旋转经非球面镜片准直的光束的偏振平面。偏振立方体（或者用偏望远镜式透镜代替）是一种能够传输带有一定偏振性的光的光学原件，其还能反射偏振性与前述光垂直的光。如果两束具有相互垂直的偏振性的光射向偏振立方体的正确的面，它们就会被混合成一束非极性的同心光束。相对于现有技术，本技术的有益效果为：低发射角（0到10°），圆形截面，锋利的边缘，均匀的光强分布，高的能量转换效率（25%），长使用寿命（20000h），以及柔和的混色效果。附图说明图1为本技术实施例1的结构示意图。图2为本技术实施例2的结构示意图。图3为本技术实施例3的结构示意图。图4为本技术实施例4的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对本技术及其有益效果作进一步详细的描述，但本技术的实施方式并不限于此。实施例1如图1所示，其所示的为一种使用三个多模激光二极管作为光源的低发散角全彩光束的产生装置，其包括光源1和光学系统2，光学系统2和光源1连接；光源1包括光学元件11、用于设定从光源1产生的光束的所需宽度的望远镜式透镜12和三个用于产生各种颜色的光束的多模激光二极管13，光学元件11包括非球面镜片111和分光镜112，光学元件11用于将多模激光器二极管13产生的单个激光束合并为一个准直光束；光学系统2包括至少一个镜片21和至少一个光学透镜22，镜片21用于将光束从置于光束的光轴上的光源1导入光学系统2，光学透镜22设置于可被来自于镜片21的光束照亮的位置；光源1和光学系统2的布置可使得入射至光学透镜22的光束能够照亮光学透镜22的90%以上的面积，光学透镜22的焦距大于镜片21的焦距，并且镜片21和光学透镜22之间的距离小于或等于它们的焦距之和。光学元件11包括用于将不同颜色的光束混合成单一的同心光束的平面分色光学元件。多模激光二极管13为用于生成红色、绿色和蓝色光谱区的激光二极管。非球面镜片111设置为三个，每个非球面镜片111对应一个激光二极管，以对二极管的光束进行准直。进入光学系统2的光束的截面为边长比为1:1到1:5的矩形截面。镜片21为非球面凹透镜。光学透镜22具有圆形光圈。光学透镜22的数值孔径大于0.2。具体而言，本实施例中，其中一个二极管R1产生700mW的红光，第二个二极管G1产生1W的绿光，第三个二极管B1产生1.5W的蓝光。这三个二极管产生的每个激光光束均被一个焦距为4.6mm的非球面镜片（AS1，AS2，AS3）准直。每束得到的光都具有尺寸约为1.2*5mm的椭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低发散角全彩光束的产生装置，其特征在于，包括光源和光学系统，所述光学系统和所述光源连接；所述光源包括光学元件、用于设定从光源产生的光束的所需宽度的望远镜式透镜和至少两个用于产生各种颜色的光束的多模激光二极管，所述光学元件包括非球面镜片和分光镜，所述光学元件用于将多模激光器二极管产生的单个激光束合并为一个准直光束；所述光学系统包括至少一个镜片和至少一个光学透镜，所述镜片用于将光束从置于光束的光轴上的光源导入光学系统，所述光学透镜设置于可被来自于所述镜片的光束照亮的位置；所述光源和所述光学系统的布置可使得入射至所述光学透镜的光束能够照亮所述光学透镜的90%以上的面积，所述光学透镜的焦距大于所述镜片的焦距，并且所述镜片和所述光学透镜之间的距离小于或等于它们的焦距之和。

【技术特征摘要】
1.一种低发散角全彩光束的产生装置，其特征在于，包括光源和光学系统，所述光学系统和所述光源连接；所述光源包括光学元件、用于设定从光源产生的光束的所需宽度的望远镜式透镜和至少两个用于产生各种颜色的光束的多模激光二极管，所述光学元件包括非球面镜片和分光镜，所述光学元件用于将多模激光器二极管产生的单个激光束合并为一个准直光束；所述光学系统包括至少一个镜片和至少一个光学透镜，所述镜片用于将光束从置于光束的光轴上的光源导入光学系统，所述光学透镜设置于可被来自于所述镜片的光束照亮的位置；所述光源和所述光学系统的布置可使得入射至所述光学透镜的光束能够照亮所述光学透镜的90%以上的面积，所述光学透镜的焦距大于所述镜片的焦距，并且所述镜片和所述光学透镜之间的距离小于或等于它们的焦距之和。2.根据权利要求1所述的低发散角全彩光束的产生装置，其特征在于：所述光学元件包括用于将不同颜色的光束混合成单一的同心光束的平面分色光学元件。3.根据权利要求1所述的低发散角全彩光束的产生装置，其特征在于：所述多模激光二极管为用于生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玲玲，
申请(专利权)人：朱玲玲，
类型：新型
国别省市：广东;44