光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置及擴(kuò)束方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光電儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置及調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在實(shí)驗(yàn)研究中人們經(jīng)常會(huì)遇到平行光束的擴(kuò)束問題，傳統(tǒng)的平行光束擴(kuò)束方法通 常是通過透鏡等光學(xué)方法來擴(kuò)束，設(shè)計(jì)成本較高，且存在擴(kuò)束倍數(shù)限制問題，難以得到大范 圍孔徑的擴(kuò)束光，如何實(shí)現(xiàn)低成本大范圍孔徑的擴(kuò)束光，一直是亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置及其調(diào)節(jié)方法，能夠利用多個(gè) 反射鏡來增加小孔徑平行光光束的寬度以得到線光源以及通過旋轉(zhuǎn)整個(gè)線光源得到大孔 徑的平行光束。
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，包括：底座、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、水平桿、反射鏡固定桿、多個(gè)平 行反射鏡、反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母、光源、光源出射孔、電池、光源開關(guān)、電源、電機(jī)開關(guān)以及導(dǎo) 線；其中電機(jī)固定在底座內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸底部豎直固定在電機(jī)的軸承上，水平桿的右側(cè)水平固定 在轉(zhuǎn)軸頂部，反射鏡固定桿與水平方向成45度角固定在水平桿上，平行反射鏡通過反射鏡 固定調(diào)節(jié)螺母固定在反射鏡固定桿上，光源的底部豎直固定在水平桿的左側(cè)，光源出射孔 位于光源的上部并與反射鏡的鏡面水平對(duì)齊，電池位于光源內(nèi)部，光源開關(guān)位于光源側(cè)面。
[0006] 進(jìn)一步的，光源所發(fā)出的入射光線為激光或其它光束較小的平行光源，經(jīng)過光源 出射孔的出射光線沿水平向右方向，平行反射鏡的鏡面與水平方向成45度角且鏡面方向 面向入射光方向。
[0007] 進(jìn)一步的，平行反射鏡的鏡面邊沿按從右到左的順序依次凸出距離L，以保證入射 光束能均勻水平照射到每個(gè)平行反射鏡的鏡面上，距離L取值取決于入射光束的孔徑D及 平行反射鏡的個(gè)數(shù)n，具體滿足函數(shù)關(guān)系L= λ/? D/n。
[0008] 進(jìn)一步的，平行反射鏡的每個(gè)鏡面之間的水平距離H要等于人眼能分辨的極限 0. 1mm，擴(kuò)束后光束的孔徑K取決于平行反射鏡的個(gè)數(shù)η與水平距離H的乘積，具體滿足函 數(shù)關(guān)系K = ηΗ。
[0009] 進(jìn)一步的，電機(jī)的最小轉(zhuǎn)速大于1440轉(zhuǎn)每分鐘。
[0010] 進(jìn)一步的，反射鏡固定桿與水平方向成45度角固定在水平桿上且左右位置可調(diào)。
[0011] 一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束方法，包括如下步驟：
[0012] (1)測(cè)量得到入射光束的孔徑D，并明確擴(kuò)束后光源孔徑K的大小；
[0013] (2)根據(jù)K的大小確定多個(gè)平行反射鏡（6)的個(gè)數(shù)η ;
[0014] (3)根據(jù)入射光束的孔徑D與多個(gè)平行反射鏡（6)的個(gè)數(shù)η通過反射鏡固定調(diào)節(jié) 螺母（7)調(diào)整多個(gè)平行反射鏡的鏡面邊沿凸出的距離L,= ^D/n并固定鏡面；
[0015] (4)打開光源開關(guān)，得到展寬的一字型光源，其寬度為K ;
[0016] (5)根據(jù)一字型光源與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，可以得到不同形狀的擴(kuò)束光源，打開電機(jī) 開關(guān)，一字型光源圍繞其中心旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為K的擴(kuò)束光源；一字型光源圍繞其一端 旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為2K的擴(kuò)束光源；一字型光源圍繞其延長(zhǎng)線上某點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，可以得到圓 環(huán)型的擴(kuò)束光源，圓環(huán)的徑向長(zhǎng)度為K。
[0017] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明通過多個(gè)反射鏡將小孔徑的平行激光變成一 個(gè)平行的線光源，且通過光源旋轉(zhuǎn)得到了一束具有大孔徑的平行光，且通過調(diào)節(jié)反射鏡固 定桿在水平桿上左右固定位置，可以得到不同形狀（圓形或環(huán)形）的光束，整個(gè)擴(kuò)束裝置簡(jiǎn) 單、實(shí)用、成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和效果，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā) 明做進(jìn)一步描述。
[0020] 參照?qǐng)D1，一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，包括底座1，電機(jī)2,轉(zhuǎn)軸3,水平桿4,反射鏡固 定桿5,多個(gè)平行反射鏡6,反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母7,光源8,光源出射孔9,電池10,光源開關(guān) 11，電源12,電機(jī)開關(guān)13,導(dǎo)線14,其中電機(jī)2固定在底座1內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸3底部豎直固定在電 機(jī)2的軸承上，水平桿4的右側(cè)水平固定在轉(zhuǎn)軸3頂部，反射鏡固定桿5與水平方向成45 度角固定在水平桿4上，多個(gè)平行反射鏡6通過反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母7固定在反射鏡固定 桿5上，光源8的底部豎直固定在水平桿4的左側(cè)，光源出射孔9位于光源8的上部并與反 射鏡的鏡面水平對(duì)齊，電池10位于光源8內(nèi)部，光源開關(guān)11位于光源8側(cè)面。
[0021] 進(jìn)一步的，入射光源可以為激光或其它光束較小的平行光源，經(jīng)過光源出射孔的 出射光線沿水平向右方向，多個(gè)平行反射鏡的鏡面與水平方向成45度角且鏡面方向面向 入射光方向。
[0022] 進(jìn)一步的，多個(gè)平行反射鏡的鏡面邊沿按從右到左的順序依次凸出極小的距離 L(即右邊的平面反射鏡邊沿比左面的平面反射鏡邊沿高出距離L)，以保證入射光束能均 勻水平照射到每個(gè)平行反射鏡的鏡面上，距離L取值取決于入射光束的孔徑D及平行反射 鏡的個(gè)數(shù)η，具體滿足以下函數(shù)關(guān)系L= D/ri。
[0023] 進(jìn)一步的，多個(gè)平行反射鏡的每個(gè)鏡面之間的水平距離H要等于人眼能分辨的極 限0. 1mm，擴(kuò)束后光束的孔徑K取決于平行反射鏡的個(gè)數(shù)η與水平距離H的乘積，具體滿足 以下函數(shù)關(guān)系K = ηΗ;
[0024] 進(jìn)一步的，電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速大于1440轉(zhuǎn)每分鐘，以保證形成的光束圖像高于人眼 及一般視頻采集的極限分辨率（每秒24幀）；
[0025] 進(jìn)一步的，反射鏡固定桿與水平方向成45度角固定在水平桿上且左右位置可調(diào)。
[0026] 其中，底座1采用鑄鐵底座；電機(jī)2采用香港金駿達(dá)直流電機(jī)，工作電壓12V，電機(jī) 直徑35. 8mm、長(zhǎng)度62mm、軸徑3. 17mm、軸長(zhǎng)18. 5mm，空載轉(zhuǎn)速14000轉(zhuǎn)每分鐘；轉(zhuǎn)軸3米用 不銹鋼金屬材料；水平桿4采用不銹鋼金屬材料；反射鏡固定桿5采用不銹鋼金屬材料；多 個(gè)平行反射鏡6采用超薄光學(xué)反射鏡片；反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母7采用螺旋測(cè)微計(jì)螺母；光 源8采用晨瀚激光科技的歐司朗PL TB450型450nml. 6W藍(lán)光激光二極管（LD);光源出射 孔9孔徑為2mm ;電池10采用2顆松下CR2032鋰離子紐扣電池串聯(lián)輸出6V電源；電源12 采用直流12V輸出開關(guān)電源。
[0027] 基于該擴(kuò)束裝置本發(fā)明還提供了光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束方法，包括如下步驟：
[0028] (1)測(cè)量得到入射光束的孔徑D = 2臟，并明確擴(kuò)束后光源孔徑K = 20mm ;
[0029] (2)根據(jù)K的大小確定多個(gè)平行反射鏡的個(gè)數(shù)η = 200 ;
[0030] (3)根據(jù)入射光束的孔徑D與多個(gè)平行反射鏡的個(gè)數(shù)η通過反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母 調(diào)整多個(gè)平行反射鏡的鏡面邊沿凸出的距離1_ = 028mm并固定鏡面；
[0031] (4)打開光源開關(guān)，得到展寬的一字型光源，其寬度為K = 20mm ;
[0032] (5)根據(jù)一字型光源與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，可以得到不同形狀的擴(kuò)束光源，打開電機(jī) 開關(guān)，一字型光源圍繞其中心旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為K = 20_的圓形擴(kuò)束光源；一字型光源 圍繞其一端旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為2K = 40mm的圓形擴(kuò)束光源；一字型光源圍繞其延長(zhǎng)線上 某點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，可以得到圓環(huán)型的擴(kuò)束光源（圓環(huán)的徑向長(zhǎng)度為K = 20mm)。
[0033] 上述實(shí)施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得 的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于，包括：底座（1)、電機(jī)（2)、轉(zhuǎn)軸（3)、水平桿 (4)、反射鏡固定桿（5)、多個(gè)平行反射鏡(6)、反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母（7)、光源（8)、光源出射 孔（9)、電池（10)、光源開關(guān)（11)、電源（12)、電機(jī)開關(guān)（13)以及導(dǎo)線（14);其中電機(jī)（2) 固定在底座（1)內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸（3)底部豎直固定在電機(jī)（2)的軸承上，水平桿（4)的右側(cè)水平 固定在轉(zhuǎn)軸（3)頂部，反射鏡固定桿（5)與水平方向成45度角固定在水平桿（4)上，平行 反射鏡（6)通過反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母（7)固定在反射鏡固定桿（5)上，光源（8)的底部豎 直固定在水平桿（4)的左側(cè)，光源出射孔（9)位于光源（8)的上部并與反射鏡的鏡面水平 對(duì)齊，電池（10)位于光源⑶內(nèi)部，光源開關(guān)（11)位于光源⑶側(cè)面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于：光源（8)所發(fā)出的入 射光線為激光或其它光束較小的平行光源，經(jīng)過光源出射孔（9)的出射光線沿水平向右方 向，平行反射鏡（6)的鏡面與水平方向成45度角且鏡面方向面向入射光方向。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于：平行反射鏡（6)的鏡 面邊沿按從右到左的順序依次凸出距離L，距離L取值取決于入射光束的孔徑D及平行反射4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于：平行反射鏡（6)的每 個(gè)鏡面之間的水平距離Η要等于人眼能分辨的極限0. 1_，擴(kuò)束后光束的孔徑K取決于平行 反射鏡（6)的個(gè)數(shù)η與水平距離Η的乘積，具體滿足函數(shù)關(guān)系K=ηΗ。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于：電機(jī)（2)的最小轉(zhuǎn)速 大于1440轉(zhuǎn)每分鐘。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，其特征在于：反射鏡固定桿（5)與 水平方向成45度角固定在水平桿（4)上且左右位置可調(diào)。7. -種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束方法，其特征在于：包括如下步驟： (1) 測(cè)量得到入射光束的孔徑D，并明確擴(kuò)束后光源孔徑Κ的大??； (2) 根據(jù)Κ的大小確定多個(gè)平行反射鏡（6)的個(gè)數(shù)η; (3) 根據(jù)入射光束的孔徑D與多個(gè)平行反射鏡（6)的個(gè)數(shù)η通過反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母(4) 打開光源開關(guān)，得到展寬的一字型光源，其寬度為Κ; (5) 根據(jù)一字型光源與轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置，可以得到不同形狀的擴(kuò)束光源，打開電機(jī)（2) 開關(guān)，一字型光源圍繞其中心旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為Κ的擴(kuò)束光源；一字型光源圍繞其一端 旋轉(zhuǎn)，可以得到孔徑為2Κ的擴(kuò)束光源；一字型光源圍繞其延長(zhǎng)線上某點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，可以得到圓 環(huán)型的擴(kuò)束光源，圓環(huán)的徑向長(zhǎng)度為Κ。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，包括底座、電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、水平桿、反射鏡固定桿、多個(gè)平行反射鏡、反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母、光源、光源出射孔、電池、光源開關(guān)、電源、電機(jī)開關(guān)以及導(dǎo)線；其中電機(jī)固定在底座內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸底部豎直固定在電機(jī)的軸承上，水平桿的右側(cè)水平固定在轉(zhuǎn)軸頂部，反射鏡固定桿與水平方向成45度角固定在水平桿上，平行反射鏡通過反射鏡固定調(diào)節(jié)螺母固定在反射鏡固定桿上，光源的底部豎直固定在水平桿的左側(cè)，光源出射孔位于光源的上部并與反射鏡的鏡面水平對(duì)齊，電池位于光源內(nèi)部，光源開關(guān)位于光源側(cè)面。本發(fā)明設(shè)計(jì)的光源旋轉(zhuǎn)擴(kuò)束裝置，可解決入射光源的存在的光束孔徑小的問題，實(shí)現(xiàn)孔徑可調(diào)的大孔徑的平行光入射。
【IPC分類】G02B27/09, G02B26/08
【公開號(hào)】CN105301782
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510690995
【發(fā)明人】張開驍, 張偉
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日