專利名稱：一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電教學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管。
背景技術(shù)：
光電教學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用平行光管，講授大學(xué)相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。是大學(xué)教學(xué)領(lǐng)域必不可少的儀器。平行光管是一種能提供一無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)或平行光束的光學(xué)儀器，它可作為測(cè)試基準(zhǔn)，廣泛地用于測(cè)試工作和對(duì)其他儀器的校準(zhǔn)工作。現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的平行光管包括平行光管鏡筒和在所述平行光管鏡筒內(nèi)沿著光路依次布置的白熾燈、濾色片、雙面磨毛玻璃、目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)直鏡(即準(zhǔn)直物鏡)。其中，平行光管的準(zhǔn)直鏡與目標(biāo)物距離一般較長(zhǎng)O00-2000mm)，微小的應(yīng)力形變都會(huì)導(dǎo)致平行光管的平行性能下降，因此，為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)平行光管鏡筒使用鑄鐵材料厚壁(壁厚> 5mm)空心圓柱型設(shè)計(jì)。然而此種設(shè)計(jì)使得平行光管自重過(guò)大、笨拙， 不能靈活擺放、夾持，導(dǎo)致使用場(chǎng)合受到限制。傳統(tǒng)平行光管使用小白熾燈作為照明光源，其亮度低，發(fā)熱量大。亮度低的平行光管對(duì)使用環(huán)境要求就更高，一般需要暗室環(huán)境。而發(fā)熱量大則會(huì)導(dǎo)致光機(jī)結(jié)構(gòu)受熱變形，降低平行光管的熱穩(wěn)定性，影響測(cè)試精度。傳統(tǒng)平行光管均使用卡口結(jié)構(gòu)更換目標(biāo)物，這種結(jié)構(gòu)可以保證更換的軸向和徑向位置的重復(fù)性，但是由于卡口結(jié)構(gòu)容易磨損，頻繁的更換會(huì)導(dǎo)致卡口磨損降低定位精度，因此不適合頻繁更換目標(biāo)物的應(yīng)用場(chǎng)合。特別是在光電教學(xué)領(lǐng)域中，這一問(wèn)題尤其顯著。傳統(tǒng)平行光管多采用單獨(dú)的雙面磨毛玻璃作為勻光系統(tǒng)。由于磨毛玻璃受到毛面拋光粉顆粒影響，不能做到很細(xì)的表面顆粒；同時(shí)白熾燈的燈絲體積較大，亮度集中，所以僅使用雙面磨毛玻璃時(shí)其勻光效果不太理想。綜上所述，目前迫切需要一種重量輕、體積小、熱穩(wěn)定性高、定位精度高且勻光效果好的平行光管。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種重量輕、體積小、熱穩(wěn)定性高、定位精度高且勻光效果好的平行光管。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，包括平行光管鏡筒和位于所述平行光管鏡筒內(nèi)沿著光路依次布置的光源、勻光模塊、目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)直鏡；其中，所述平行光管鏡筒外觀呈啞鈴狀，包括入射段、通光段和出射段， 所述入射段內(nèi)安裝所述光源、勻光模塊和目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)，所述出射段內(nèi)安裝所述準(zhǔn)直鏡； 所述入射段和出射段的內(nèi)徑均與所述通光段一致，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，所述平行光管鏡筒是由一個(gè)圓柱筒型金屬切削而形成的鏡筒。其中，所述入射段和所述通光段之間具有使得鏡筒的外徑變化更加平滑的過(guò)渡段，所述出射段和所述通光段之間也具有使得鏡筒的外徑變化更加平滑的過(guò)渡段。其中，所述平行光管鏡筒的入射段壁厚為4-6mm;所述平行光管鏡筒的通光段壁厚為1. 5-2. 5mm ；所述平行光管鏡筒的出射段壁厚為4_6mm。其中，所述光源為集成化多色LED光源。其中，勻光模塊包括緊密貼合的雙面磨毛玻璃和平凸透鏡，所述平凸透鏡布置在所述雙面磨毛玻璃和所述光源之間，使得光源不能形成清晰像。其中，所述光源布置在平凸透鏡0.5X焦距處。其中，目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)與目標(biāo)物連接，所述螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)包括一個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。其中，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是陶瓷導(dǎo)向柱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有下列技術(shù)效果1、本實(shí)用新型鏡筒的外形設(shè)計(jì)采用了“啞鈴型”結(jié)構(gòu)，在保證穩(wěn)定性的前提下，減輕了重量，使得本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的平行光管相比更加小型化和輕型化，特別適合應(yīng)用在光電教學(xué)領(lǐng)域。2、本實(shí)用新型采用新型集成化多色LED光源，提高了平行光管的熱穩(wěn)定性，大幅提高了平行光管的光強(qiáng)。3、本實(shí)用新型提供了新型的目標(biāo)物更換螺紋定位機(jī)構(gòu)，便用于更換多種不同的目標(biāo)物，切換簡(jiǎn)單快速，定位重復(fù)性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用。4、本實(shí)用新型采用新型的勻光光學(xué)設(shè)計(jì)，提高了光源勻光效果，同時(shí)可以壓縮光源的發(fā)散角，提高光能利用率。

圖1本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的平行光管鏡筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步地描述。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管。 該平行光管包括平行光管鏡筒，如圖2所示，平行光管鏡筒5的內(nèi)徑恒定，外徑則兩端大中間小，使得所述平行光管鏡筒5整體外觀呈tt鈴狀。為方便描述，將所述平行光管鏡筒5分為入射段51、通光段52、出射段53，但需注意的是，這三段是一體的，即整個(gè)鏡筒是一體成型的，而不是由上述三段結(jié)構(gòu)組裝而成的。所述平行光管光路結(jié)構(gòu)如圖1所示，在平行光管鏡筒5內(nèi)，沿著光路依次布置光源2、勻光模塊3、目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)4和準(zhǔn)直鏡6。其中，所述入射段51內(nèi)安裝所述光源2、勻光模塊3和目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)4。所述出射段53內(nèi)安裝所述準(zhǔn)直鏡6。其中，入射段51和出射段53的外徑大于通光段的外徑，而入射段51和出射段 53的內(nèi)徑則均與所述通光段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。這種設(shè)計(jì)使得該平行光管鏡筒5能夠有效地抵抗應(yīng)力形變以保證平行光管的平行性能穩(wěn)定，同時(shí)還能夠顯著地減輕平行光管鏡筒5的重量。所述入射段51和所述通光段52 之間，以及所述出射段53和所述通光段52之間還可以自然地形成過(guò)渡段M，使得鏡筒的外徑變化更加平滑，這樣可以減少應(yīng)力集中，并有效地進(jìn)一步增加平行光管鏡筒5的強(qiáng)度，使其平行性能穩(wěn)定更加穩(wěn)定。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述平行光管鏡筒5按下述方法制成對(duì)壁厚為4_6mm的圓柱筒型金屬，在兩端留出入射段51和出射段53，然后從外壁沿沈-32度角度向內(nèi)切削至壁厚1. 5-2. 5mm，從而形成的一個(gè)兩端粗中間細(xì)的啞鈴型結(jié)構(gòu)的鏡筒。在一個(gè)實(shí)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。上述實(shí)例中，平行光管鏡筒5外形設(shè)計(jì)采用了“ 鈴型”結(jié)構(gòu)，減輕了約15%的重量，使得與傳統(tǒng)的平行光管相比有小型化和輕型化的特征，特別適合應(yīng)用在光電教學(xué)領(lǐng)域。進(jìn)一步地，鏡筒可以采用高強(qiáng)度的鋁合金型材制作，相對(duì)于傳統(tǒng)鏡筒的鑄鐵材料，鋁合金型材在保證相同的穩(wěn)定性情況下下重量減輕了 62%。進(jìn)一步地，為了精密調(diào)焦及良好的穩(wěn)定性，平行光管鏡筒5與目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)4使用精研M60X0. 75精密螺紋連接，平行光管鏡筒5與準(zhǔn)直鏡6也使用精研M60X0. 75精密螺紋連接。為了保持螺紋的質(zhì)量及穩(wěn)定性，螺紋連接部分設(shè)置于所述平行光管鏡筒5壁厚較厚部分(即入射段51和出射段53)內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光源2采用集成化多色LED光源，由連續(xù)可調(diào)LED電源1 (參考圖1)為其供電。當(dāng)使用的集成化多色LED光源功率大于IW時(shí)，相比于傳統(tǒng)的平行光管的白熾燈(功率5-10W)亮度高4倍，發(fā)熱量減小5倍以上，提高了平行光管的熱穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)平行光管使用濾色片方式更換顏色，本實(shí)施例可以方便實(shí)現(xiàn)多種顏色切換，且單色光的能量沒(méi)有損失，大幅提高了平行光管的光強(qiáng)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，勻光模塊3包括緊密貼合的雙面磨毛玻璃和平凸透鏡，該平凸透鏡位于所述光源和所述雙面磨毛玻璃之間，使得光源不能形成清晰像。在一個(gè)更具體的例子中，所述光源布置在平凸透鏡0. 5X焦距處。與傳統(tǒng)的僅使用雙面磨毛玻璃的方案相比，采用上述勻光光學(xué)設(shè)計(jì)，提高光源勻光效果20% ；同時(shí)可以將LED的發(fā)散角從70°壓縮到約30° ；光能利用率提高了 2. 3倍，并提高勻光照明效果40%。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)4通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)與目標(biāo)物連接，所述螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)包括一個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。其中，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是陶瓷導(dǎo)向柱。傳統(tǒng)的平行光管大都使用機(jī)械卡口結(jié)構(gòu)更換目標(biāo)物，長(zhǎng)期使用容易導(dǎo)致目標(biāo)物松動(dòng)，卡口磨損，導(dǎo)致精度下降；并且使用時(shí)目標(biāo)物更換極其不便。本實(shí)施例提供的目標(biāo)物更換螺紋定位機(jī)構(gòu)，固定牢固，更換時(shí)磨損減少40%，方便用于更換多種不同的目標(biāo)物，切換簡(jiǎn)單快速。普通螺紋結(jié)構(gòu)無(wú)法很好地保證目標(biāo)物的徑向定位精度，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在螺紋內(nèi)設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，如使用耐磨的陶瓷導(dǎo)向柱，從而確保目標(biāo)物的徑向定位精度小于5微米，這樣定位重復(fù)性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，準(zhǔn)直鏡6采用重火石玻璃和冕牌玻璃各一片透鏡膠合而成，焦距為400mm的正透鏡，作用是將白光準(zhǔn)直成平行光。該準(zhǔn)直鏡6能夠校正400-650nm 波長(zhǎng)內(nèi)的色散。最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制， 并且在應(yīng)用上可以延伸到其他的修改、變化、應(yīng)用和實(shí)施例，同時(shí)認(rèn)為所有這樣的修改、變化、應(yīng)用、實(shí)施例都在本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，包括平行光管鏡筒和位于所述平行光管鏡筒內(nèi)沿著光路依次布置的光源、勻光模塊、目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)直鏡；其中， 所述平行光管鏡筒外觀呈 鈴狀，包括入射段、通光段和出射段，所述入射段內(nèi)安裝所述光源、勻光模塊和目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)，所述出射段內(nèi)安裝所述準(zhǔn)直鏡；所述入射段和出射段的內(nèi)徑均與所述通光段一致，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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述平行光管鏡筒是由一個(gè)圓柱筒型金屬切削而形成的鏡筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光電教學(xué)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間具有使得鏡筒的外徑變化更加平滑的過(guò)渡段，所述出射段和所述通光段之間也具有使得鏡筒的外徑變化更加平滑的過(guò)渡段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述平行光管鏡筒的入射段壁厚為4-6mm ；所述平行光管鏡筒的通光段壁厚為1. 5-2. 5mm ；所述平行光管鏡筒的出射段壁厚為4-6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，所述光源為集成化多色 LED光源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述勻光模塊包括緊密貼合的雙面磨毛玻璃和平凸透鏡，所述平凸透鏡布置在所述雙面磨毛玻璃和所述光源之間，使得光源不能形成清晰像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述光源布置在平凸透鏡0. 5X焦距處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)與目標(biāo)物連接，所述螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)包括一個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，其特征在于，所述導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是陶瓷導(dǎo)向柱。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于光電教學(xué)的多功能平行光管，包括平行光管鏡筒和位于所述平行光管鏡筒內(nèi)沿著光路依次布置的光源、勻光模塊、目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)直鏡；其中，所述平行光管鏡筒外觀呈啞鈴狀，包括入射段、通光段和出射段，所述入射段內(nèi)安裝所述光源、勻光模塊和目標(biāo)物安置機(jī)構(gòu)，所述出射段內(nèi)安裝所述準(zhǔn)直鏡；所述入射段和出射段的內(nèi)徑均與所述通光段一致，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。本實(shí)用新型提供的多功能平行光管重量輕、體積小、熱穩(wěn)定性高、定位精度高且勻光效果好。
文檔編號(hào)G09B23/22GK202093722SQ20112016606
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者周鵬磊, 陸怡思 申請(qǐng)人:北京杏林睿光科技有限公司