[实用新型]带棱镜中距离光学准直装置

说明书

所属领域：本实用新型涉及一种光学准直装置，确切的说涉及一种适应于半导体激光器准直用的带棱镜中距离光学准直装置。

背景技术：半导体激光器的输出光束具有一定的发散角，这是由于半导体激光器的工作原理所决定的，半导体激光器用于测距、定位时，其输出的光束需要进行准直，以保证测距、定位的准确性。准直的过程是将半导体激光器的输出光束经光学透镜后产生成一束按一定孔径近似平行传输的光束，准直处理后的光束要求发散角越小越好。图1是按理想光源设计的准直系统的实施例，位于一透镜L的光轴O前焦点一点光源S，经理想透镜L后，其输出为一束平行传输的光束，光束的直径与透镜的焦距有关。对半导体激光器或其它激光器而言，准直装置的设计存在着以下问题，其一，半导体激光器或其它激光器光源实际上不是一理想点光源，而是一束腰状的发射光，因此按图1设计的光学准直装置将不会产生理想的平行光束；其二，普通的光学透镜本身存在着像差，对于单色光源来说，主要是球差、慧差或畸变；其三，在要求光能量利用率高的情况下，设计的光学系统相对孔径越大，克服透镜像差越困难。通常情况下准直系统的相对孔径在1/10左右。

此外，半导体激光器的输出为一椭圆状的光斑，在很好情况下需要将椭圆状的光斑处理成圆形光斑，处理成圆形光斑有利于光学系统的小形化设计。

发明内容：本实用新型的目的是设计一种能量利用率高，像差小，发散角R小于0.6mrad，具有圆形光斑输出的带棱镜中距离光学准直装置。

本实用新型的目的是这样实现的，设计一种带棱镜中距离光学准直装置，其特征是：它由两只三棱镜、三片光学透镜组成，其中的三片光学透镜组成一准直装置，两个三棱镜构成光斑转换机构，三片光学透镜组成的准直装置的光轴通过两只三棱镜构成的光斑转换机构。

所述的三片光学透镜为凹凸透镜，第一片透镜的凸面的R值在10.20～11.20mm之间，凹面的R值在60～61.5mm之间；第二片透镜凸面的R值在5.2～5.35mm之间，凹面的R值在6.60～6.77mm之间；第三片透镜凸面的R值在141.5～142.5mm之间，凹面R值在11.00～11.80mm之间；第二片透镜与第三片透镜平面用光学胶粘接，第一片与第二片透镜的内中心距为3.0～3.2之间，第一片与第三片透镜外中心距在10.00～11之间。

所述的第一片透镜的外径为_10±0.5mm，第二片与第三片透镜的外径为_8±0.5mm。

所述的第一片透镜的中心厚度为2.57～2.63mm之间，第二片透镜的中心厚度为1.95～2.15mm之间，第三片透镜的中心厚度为2.49～2.53mm之间。

所述的透镜材料为ZF6。

所述的两个三棱镜构成的光斑转换机构其中的三棱镜均为直角三棱镜。

所述的直角三棱镜一个锐角在37.0°～38.7°为之间。

所述的直角三棱镜其中的一个直角三棱镜较长直角边为光输入/输出面，另一个直角三棱镜的斜面为光输入/输出面；上述的一个直角三棱镜的斜面与另一个直角三棱镜的较长直角面构成65°～68°。

本实用新型的优点是，由于本实用新型在光学设计上采用较小孔径的三片透镜实现光的准直，通过三片透镜的组合设计，克服了像差对光斑成像质量的影响，用两只三棱镜组成光斑转换机构，实现半导体激光器的圆光斑输出。依照上述参数设计的光学准直装置其发散角R小于0.6mrad，相对孔径远大于1/10，像差小于0.003mm，光波波长λ＝635～650nm的半导体激光器输出光斑为圆形光斑。

下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明：

附图说明；图1是按理想光源设计的准直装置的实施例；

图2是本实用新型实施例光路示意图；

图3是第一片透镜光学透镜参数及结构示意图；

图4是第二片透镜光学透镜参数及结构示意图；

图5是第三片透镜光学透镜参数及结构示意图。

图中，1、三棱镜；2、三棱镜；3、光斑转换机构；4、准直装置；L₁、第一片透镜；L₂、第二片透镜；L₃、第三片透镜。

实施方案：如图2所示，由三片光学透镜组组成一准直装置4，两只三棱镜构成光斑转换机构3，准直装置4的光轴通过光斑转换机构3。