[实用新型]一种采用衍射光学元件与变焦透镜结合的光照发散角可调节结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学系统技术领域，尤其是涉及一种光照发散角可调节的光学结构。

背景技术

传统的异形光场的变焦系统设计，是通过一面光源照射异形光场的空间光调制器（如掩膜片、液晶屏等），该设计方式是通过遮挡的方法，对入射光场进行调制，该空间光调制器再通过一成像系统，实现异形光场的输出，该设计方法的光学元件复杂、光学器件尺寸大、制造成本高、光利用效率低。中国专利授权公告号CN201749243U，授权公告日2011年2月16日，名称为“发散角可调式扩束镜”的实用新型，公开了一种发散角可调的束镜装置。它包括有入射镜，入射镜的光路位置对应处设有射出镜，入射镜外套设有小镜筒，射出镜外套设有大镜筒；大镜筒内套设有小镜筒，入射镜与射出镜之间设有传递间距；小镜筒与大镜筒之间设有限位调节部件，限位调节部件上连接有弹性调节部件；大镜筒外套设有调整套，调整套与限位调节部件连接。该结构虽然有改进，但是需要通过大镜筒与小镜筒之间的相互调节才能够实现发散角可调。调节复杂，使用不方便。

发明内容

为了解决现有技术存在发散角可调节系统结构复杂、体积大、制造成本高和调节复杂使用不方便的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、体积小、制造成本低、易操作的发散角可调光学结构。

本实用新型的技术方案是：一种采用衍射光学元件与变焦透镜结合的光照发散角可调节结构，它包括固定架，固定架固定有照射光源，与照射光源光路位置对应处固定有射出镜，照射光源和射出镜之间设有与固定架固定的衍射光学元件，衍射光学元件与射出镜之间固定架连接有变焦透镜。照射光源、衍射光学元件和射出镜固定，只需要通过调节变焦透镜，就能实现光场发散角的精确调节。光学系统结构简单合理、体积小、制造成本低；发散角光场调节简单、操作方便；光学系统应用范围广泛。

作为优选，衍射光学元件为平行光照射菲涅尔衍射光学元件。

作为优选，衍射光学元件为平行光照射夫琅禾费衍射光学元件。

作为优选，变焦透镜包括凸透镜和凹透镜，凸透镜位于衍射光学元件与射出镜之间，凹透镜位于凸透镜与射出镜之间。

作为优选，固定架设有滑槽，滑槽中嵌入有可滑动的凸透镜滑块和凹透镜滑块，凸透镜与凸透镜滑块固定，凹透镜与凹透镜滑块固定；确保凸透镜和凹透镜在衍射光学元件和射出镜之间平移。

作为优选，照射光源为平行光源，也可以是球面波光源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：照射光源、衍射光学元件和射出镜固定，只需通过调节变焦透镜，就能实现异形光场的可变焦调节输出，光利用效率达到90%以上。光学系统的体积小安装方便、机械调节系统简单，制造成本低廉。通光区域的细小灰尘、脏污对异形光场的影响小，对应用环境的要求较低，可适应复杂多样的应用环境，极大地提升了光学系统的功能和可应用性。

附图说明

附图1为本实用新型连接示意图。

图中：1-照射光源；2-衍射光学元件；3-变焦透镜；4-射出镜；5-固定架；31-凸透镜；32-凹透镜；51-凹透镜滑块；52-凸透镜滑块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1所示，一种采用衍射光学元件与变焦透镜结合的光照发散角可调节结构，它包括照射光源1、衍射光学元件2、变焦透镜3、射出镜4和固定架5，照射光源1与固定架5左端固定。衍射光学元件2设置在照射光源1右侧与固定架5固定。变焦透镜3设置在衍射光学元件2右侧与固定架5连接。射出镜4设置在变焦透镜3右侧与固定架5右端固定。照射光源1、衍射光学元件2、变焦透镜3和射出镜4依次在同一个光路上。图1中双点划线表示光路。照射光源1为平行光源或准直平行光源。照射光源1也可以是球面波光源。衍射光学元件2为平行光照射衍射光学元件，衍射光学元件2为菲涅尔衍射光学元件或夫琅禾费衍射光学元件。变焦透镜3包括凸透镜31和凹透镜32。凸透镜31位于衍射光学元件2与射出镜4之间。凹透镜32位于凸透镜31与射出镜4之间。射出镜4为凸透镜。固定架5设有滑槽、凹透镜滑块51和凸透镜滑块52。滑槽长度方面从衍射光学元件2开始到射出镜4为止。凸透镜滑块52和凹透镜滑块51嵌入滑槽中可以沿滑槽移动。凸透镜滑块52上端与凸透镜31下端固定，凸透镜滑块52下端露出固定架5。凹透镜滑块51上端与凹透镜32下端固定，凹透镜滑块51下端露出固定架5。

照射光源1发出的平行光或经准直平行光的光场波前为平面波。该平面波前照射衍射光学元件2后，形成由射衍射光学元件2设计的特定光强分布、特定发散角的光场。该光场穿过变焦透镜3，由射出镜4射出。分别按住凹透镜滑块51和凸透镜滑块52露出固定架5的下端，调节凸透镜31和凹透镜32的位置，在射出镜4射出得到发散角为θ的光场。