CN107991764A - 一种红外激光照明变焦镜头 - Google Patents

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莫愁
田维权
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Abstract

为了解决激光照射变发散角的问题，本发明提供一种红外激光照明变焦镜头，包括从左至右依次设置的激光光源和变焦镜头，变焦镜头从左至右依次第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组，其中第一透镜组光焦度为正，第二透镜组光焦度为负，第三透镜组光焦度为正；且第一透镜组相对激光光源固定设置，第三透镜组和第二透镜组相对激光光源位置可调。激光光源发出大角度光束通过第一透镜组变换到第二透镜前焦距后，通过第二透镜组和第三透镜组组成离焦变倍望远***变换光发散角，改变第二透镜组和第三透镜组相对激光光源的位置，进而调整离焦变倍望远***的离焦量，可以实现不同发散角变换。

Description

一种红外激光照明变焦镜头
技术领域
本发明涉及激光照明技术领域，尤其涉及一种红外激光照明变焦镜头。
背景技术
传统的LED照明其光束发散角大，只能照射500m以内，距离再远，达不到好的照射效果；激光由于其光束质量好，发散角小，功率密度高，因此可以实现几公里的照射。由于照射需实现远近均能有效率地照明的照明器，因此需求一种变发散角的照明装置。
发明内容
为了解决激光照射变发散角的问题，本发明提供一种红外激光照明变焦镜头，能实现较大的光束远场发散角的变换，并且在角度变换中，光束能量利用很高。
本发明是通过以下方式实现的：一种红外激光照明变焦镜头，包括从左至右依次设置的激光光源和变焦镜头，所述变焦镜头从左至右依次第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组，其中第一透镜组光焦度为正，第二透镜组光焦度为负，第三透镜组光焦度为正；且第一透镜组相对激光光源固定设置，第三透镜组和第二透镜组相对激光光源位置可调。
进一步地，所述激光光源为边缘发射激光光源或垂直面阵激光光源，激光光源波长800nm-900nm。
进一步，第三透镜组焦距绝对值大于第二透镜组焦距绝对值，第三透镜组和第二透镜组组成伽利略离焦变倍望远***。
进一步地，所述第一透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正。
进一步地，所述激光光源设置于第一透镜组的前焦距之前，光束变换后激光的腰斑变为光源的1.2至5倍。
进一步地，所述第二透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为负。
进一步地，所述第三透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正。
进一步地，所述第三透镜组焦距绝对值为第二透镜组焦距绝对值4至12倍，第一透镜组焦距绝对值为第二透镜组焦距绝对值0.4至0.9倍。
本发明提供的红外激光照明变焦镜头，激光光源发出的大角度光束，通过第一透镜组变换到第二透镜前焦距后，通过第二透镜组和第三透镜组组成离焦变倍望远***变换光发散角，改变第二透镜组和第三透镜组相对激光光源的位置，进而调整离焦变倍望远***的离焦量，可以实现不同发散角变换；同时由于光束经过第一透镜组变换到第二透镜前焦距后，通过第二透镜组和第三透镜组组成的离焦变倍望远***找到光束通过率很高的对应焦距，因此本发明提供的红外激光照明变焦镜头光束远场发散角的变换范围宽，并且在角度变换中，光束能量利用很高。
附图说明
图1是本发明一种红外激光照明变焦镜头光学原理示意图；
图2是本发明一种红外激光照明变焦镜头焦距变换的初始位置图；
图3是本发明一种红外激光照明变焦镜头变焦方法一示意图；
图4是本发明一种红外激光照明变焦镜头变焦方法二示意图；
图5是本发明一种红外激光照明变焦镜头的光学参数随第二透镜组与第三透镜组距离L变化的变化趋势图；
图6是本发明一种红外激光照明变焦镜头各透镜组形状示意图；
图中：1光源部，2变焦镜头，201第一透镜组，202第二透镜组，203第三透镜组，f1第一透镜组物方焦距，f2’第二透镜组像方焦距，f3第三透镜组物方焦距，Δ第二透镜组和第三透镜组望远***离焦量，L0第一透镜组与第三透镜组距离，S0第一透镜组与第二透镜组初始距离，L第二透镜组与第三透镜组距离、其中L＝f2’+f3+Δ，d为第二透镜组位置变化量，d1为第二透镜组位置变化量，d2为第三透镜组位置变化量。
具体实施方式
如图1-6所示，本发明提供了一种红外激光照明变焦镜头2，在本实施例中，包括从左至右依次设置的激光光源1和变焦镜头2，所述变焦镜头2从左至右依次第一透镜组201、第二透镜组202、第三透镜组203，其中第一透镜组201光焦度为正，第二透镜组202光焦度为负，第三透镜组203光焦度为正；且第一透镜组201相对激光光源1固定设置，第三透镜组203和第二透镜组202相对激光光源1位置可调。
本发明在具体使用时，为了提高照射效果，保证亮度，激光光源1为边缘发射激光光源1或垂直面阵激光光源1，激光光源1波长800nm-900nm，在本实施例中，激光光源1采用红外边缘发射激光光源1，波长为810nm；激光光源1发出的大角度光束，通过第一透镜组201变换到第二透镜前焦距后，通过第二透镜组202和第三透镜组203组成离焦变倍望远***变换光发散角，改变第二透镜组202和第三透镜组203相对激光光源1的位置，进而调整离焦变倍望远***的离焦量，可以实现不同发散角变换；同时由于光束经过第一透镜组201变换到第二透镜前焦距后，通过第二透镜组202和第三透镜组203组成的离焦变倍望远***找到光束通过率很高的对应焦距，因此本发明提供的红外激光照明变焦镜头2光束远场发散角的变换范围宽，并且在角度变换中，光束能量利用很高。
在本实施例中，为了提高激光照射发散角的变换范围，以及提高光束能量利用率，第三透镜组203焦距绝对值大于第二透镜组202焦距绝对值，第三透镜组203和第二透镜组202组成伽利略离焦变倍望远***。改变第二透镜组202和第三透镜组203相对激光光源1的位置，进而调整离焦变倍望远***的离焦量，***放大准大倍率的同时改变。第一透镜组201把激光光源1的光束腰斑变换到透镜组前焦距后，第三透镜组203和第二透镜组202组成伽利略离焦变倍望远***放大准大倍率改变时，透镜边缘对光束拦截较少，***的通光效率很高。
本发明红外激光照明变焦镜头2在焦距变换前，如图2所示，第二透镜组202初始位置的前焦距位于第一透镜组201变换光束腰斑前，第三透镜组203离第二透镜组202距离L放在最大放大倍率的离焦量处。改变离焦量时，***放大率改变；改变有两种方法，方法一如图3所示，第三透镜组203相对第一透镜组201不动，即L0不变，第二透镜组202相对第一透镜组201距离逐渐变大，即第二透镜组202逐渐远离第一透镜组201，同时第二透镜组202逐渐向第三透镜组203靠近移动，光束发散角由小变大；方法二如图4所示，第二透镜组202和第三透镜组203均相对第一透镜组201移动，但两者移动方向相反，即第二透镜组202相对第一透镜组201远离，同时第三透镜组203相对第一透镜组201靠近，光束发散角由小变大；可以实现光束发散角2度至60度或1度至40度变换。
进一步地，为了扩大应用范围，所述第一透镜组201由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正；同时，第二透镜组202由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为负；第三透镜组203由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正；为了扩大光束远场发散角的变换范围，并且提高光束能量利用率，光束变换后激光的腰斑变为光源的1.2至5倍，且第三透镜组203焦距绝对值为第二透镜组202焦距绝对值4至12倍，第一透镜组201焦距绝对值为第二透镜组202焦距绝对值0.4至0.9倍；在本实施例中，如图6所示，第一透镜组201为单片平凸透镜，焦距9.3mm，第二透镜组202为两片透镜组合而成，焦距-11.3mm，第三透镜组203单片双凸透镜，焦距80.0mm，能够实现发散角2度至60度变换。
尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种红外激光照明变焦镜头，其特征在于，包括从左至右依次设置的激光光源和变焦镜头，所述变焦镜头从左至右依次第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组，其中第一透镜组光焦度为正，第二透镜组光焦度为负，第三透镜组光焦度为正；且第一透镜组相对激光光源固定设置，第三透镜组和第二透镜组相对激光光源位置可调。
2.根据权利要求1所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述激光光源为边缘发射激光光源或垂直面阵激光光源，激光光源波长800nm-900nm。
3.根据权利要求1或2所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，第三透镜组焦距绝对值大于第二透镜组焦距绝对值，第三透镜组和第二透镜组组成伽利略离焦变倍望远***。
4.根据权利要求3所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述激光光源设置于第一透镜组的前焦距之前，光束变换后激光的腰斑变为光源的1.2至5倍。
5.根据权利要求1或2或4所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组焦距绝对值为第二透镜组焦距绝对值4至12倍，第一透镜组焦距绝对值为第二透镜组焦距绝对值0.4至0.9倍。
6.根据权利要求5所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正。
7.根据权利要求1或2或4或6所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述第二透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为负。
8.根据权利要求7所述的红外激光照明变焦镜头，其特征在于，所述第三透镜组由一片或一片以上的透镜组成，总光焦度为正。
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