專利名稱：一種出射準直平行光的光源裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學機械領域，具體涉及利用點光源發光并使光線通過單負透鏡和正膠合透鏡相組合的光路，進而得到準直平行光的方法。
背景技術：
在科研實驗中，準直平行光源的應用十分廣泛。從應用和成本角度考慮，對光源的要求是體積小、重量輕、成本低、結構簡單易實現。在滿足以上要求基礎上，光源的光線平行度要高，同時光源需可替換以滿足實驗中對不同類型、不同光強以及不同譜段的光線的要求。常用的簡易平行光源采用如圖1所示結構。光路由點光源和凸透鏡組成，點光源放置在凸透鏡焦點處，發出的散射光經過凸透鏡匯聚成平行光。該光源的優點是結構簡單易實現，但在實際應用中，由于光筒內壁的光線反射以及透鏡位置誤差，產生大量的雜散光以及光暈，出射光線的平 行度較低，很難滿足實際應用對平行光的使用要求。
發明內容
本發明為解決現有的光源結構存在出射光線的平行度低，同時無法解決光源的散熱以及存在無法消除雜散光的問題，提供一種出射準直平行光的光源裝置。一種出射準直平行光的光源裝置，包括散熱風扇、點光源結構、連接法蘭盤，和透鏡光筒結構；所述點光源結構包括鹵鎢燈和光闌，透鏡光筒結構包括單負透鏡、單負透鏡鏡座、正膠合透鏡、正膠合透鏡鏡座、鏡筒和調整螺紋套，連接法蘭盤包括光源連接法蘭和光筒連接法蘭；所述鹵鎢燈安裝在密封的殼體內，在殼體的一端設置散熱風扇，殼體內側設置光闌，殼體的另一端固定光源連接法蘭上，單負透鏡安裝在單負透鏡座上，單負透鏡座通過調整螺紋套與光源連接法蘭連接，所述正膠合透鏡安裝在正膠合透鏡座上，所述正膠合透鏡座安裝在鏡筒上，鏡筒通過光筒連接法蘭與光源連接法蘭連接。本發明的工作原理:本發明包括點光源結構和透鏡光筒結構。利用鹵鎢燈做點光源發出射向各個方向的光線，并通過光闌過濾掉除光路方向外其余方向的光線。由于大部分光線未能進入光筒中，在結構中會產生一定的熱量，影響光學器件穩定性，因此點光源結構中還包括散熱風扇，增強光路中的空氣流通，散出多余熱量。后者利用單負透鏡和正膠合透鏡相組合的攝遠式物鏡光路，使點光源的散射光匯聚成平行光從光筒發出。該光筒縮短了普通的單一使用凸透鏡所需的焦距，使結構更緊湊，同時能夠有效消除雜散光和色差，提高發出的光線質量。散射光線從鹵鎢燈發出，經過光闌消雜光，再經過單負透鏡和正膠合透鏡組成的攝遠式物鏡光路，得到準直平行光。正膠合透鏡相對于單個凸透鏡，能夠有效的消除光的色差，提高平行光質量。同時，單負透鏡的使用可以縮短使用單個正膠合透鏡的焦距，并在一定程度上消除光路中的雜散光。雖然鹵鎢燈不是理想的點光源，燈絲有一定體積，但由于單負透鏡和正膠合透鏡的組合焦深較大，能夠有效的消除燈絲的影響。由于加工和裝配過程中存在誤差，點光源、單負透鏡和正膠合透鏡并不在理想位置上，可以通過調整機構調整三者相對位置，直至產生平行度較高的平行光。本發明利用點光源和特定光路實現散射光線的匯聚，產生準直平行光，并有效地消除光線傳播過程中的色差，通過螺紋結構調整透鏡與光源以及透鏡間的距離，提高平行光質量，同時解決光源散熱問題。考慮到實際應用，該光源結構緊湊，重量輕，成本低，易于更換點光源，外接方便。本發明的有益效果:一、本發明采用單負透鏡和正交合透鏡結合的攝遠式光路，能夠將點光源的散射光匯聚成平行光，在光路中消除了雜散光和色差，提高平行光質量。由于該光路有較大的焦深，可有效的消除非理想點光源對發出光線平行度的不利影響，提高光路對不同光源的適應性。同時縮短了焦距，使結構更加緊湊。二、本發明設置調整結構包括(調整螺紋套、螺紋壓圈和鏡座等)，可方便的調整光源、單負透鏡和正膠合透鏡三者的相對位置，控制光線質量。三、本發明以鹵鎢燈做點光源成本低，體積小、電源供電易實現。可以根據不同需求方便的更換光源進而得到不同性質的平行光。四、本發明采用散熱風扇，解決了光源的散熱問題，使光路更穩定。整體結構緊湊，重量輕，成本低且外接固定簡單。
圖1為現有單透鏡平行光源結構示意圖；圖2為本發明所述的一種出射準直平行光的光源裝置的外部結構示意圖；圖3為本發明所述的一種出射準直平行光的光源裝置的光源內部結構示意圖；圖4為本發明所述的一種出射準直平行光的光源裝置中由鹵鎢燈、正膠合透鏡以及單負透鏡組成的攝遠式物鏡光路圖。圖中:1、散熱風扇，2、點光源結構，3、連接法蘭盤，4、外接緊固圈，5、透鏡光筒結構，6、鹵鎢燈，7、燈座，8、光源連接法蘭，9、第一螺紋壓圈，10、單負透鏡，11、單負透鏡座，12、調整螺紋套，13、第二螺紋壓圈，14、正膠合透鏡，15、正膠合透鏡座，16、鏡筒，17、光筒連接法蘭，18、光闌。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖2至圖4說明本實施方式，一種出射準直平行光的光源裝置，該裝置的總體結構包括:散熱風扇1、點光源結構2、連接法蘭盤3，外接緊固圈4和透鏡光筒結構5，點光源結構2包括鹵鎢燈6和光闌18，透鏡光筒結構5包括單負透鏡10、單負透鏡座11、正膠合透鏡14和正膠合透鏡座15，連接法蘭盤包括光源連接法蘭和光筒連接法蘭；點光源結構2中鹵鎢燈6和燈座7連接安裝在密封殼體中，在殼體尾部安裝散熱風扇1，殼體前端與光源連接法蘭8相連。透鏡光筒結構5中用第一螺紋壓圈9將單負透鏡10安裝在單負透鏡座11中，單負透鏡座11通過外螺紋與調整螺紋套12的內螺紋相連接，調整螺紋套12通過外螺紋和光源連接法蘭8的內螺紋配合，最終將單負透鏡10與點光源結構2相連接。同樣利用第二螺紋壓圈13將正膠合透鏡14安裝在正膠合透鏡座15中，通過正膠合透鏡座15的外螺紋和鏡筒16相連。鏡筒16與光 筒連接法蘭17相連接，并通過光筒連接法蘭17和光源連接法蘭8最終實現鹵鎢燈6、單負透鏡6中心線和正膠合透鏡中心線相重合的光路。本實施方式所述的點光源結構2中鹵鎢燈6使用常見標準12V直流供電燈泡，具體功率可根據使用光強要求選定。透鏡光筒結構5的軸向和徑向尺寸由正膠合透鏡14的焦距和直徑確定。所述正膠合透鏡14直徑為Φ53πιπι，考慮到各級螺紋連接需要的徑向厚度，透鏡光筒結構的直徑設計為Φ60πιπι。正膠合透鏡焦距為323mm，使用單負透鏡10使該焦距縮短為185_，考慮到連接結構及透鏡安裝結構需要的軸向尺寸，透鏡光筒結構的軸向尺寸設計為172_。為實現光路的可調性，正膠合透鏡座15和鏡筒16之間的螺紋連接預留最大可達到30mm的調節量。單負透鏡10的位置對整個光路影響很大，因此設計時為單負透鏡預留了兩級調節，每級可實現最大10_的調節量。本實施方式所述的光源結構中所有零件的徑向公差要求較高以保證組裝后光學透鏡光軸的同軸度。材料采用密度小、成本低的鋁合金材料以降低重量和成本。零件表面進行發黑處理以減少光線在光路中的反射，減弱雜散光。在安裝時，先將鹵鎢燈6固定在密封殼體中，再將殼體與光源連接法蘭8固定在一起。將單負透鏡10安裝在單負透鏡座11中，并通過調整螺紋套12將單負透鏡座11和光源連接法蘭8連接起來。同樣，將正膠合透鏡14安裝在正膠合透鏡座15中并安裝在鏡筒16上。通過光筒連接法蘭17將鏡筒16和光源連接法蘭8固定在一起。使用時，開啟光源，通過調整結構逐漸調整單負透鏡10、正膠合透鏡14及鹵鎢燈三者之間的距離，直至產生平行光。將外接緊固圈4調整到透鏡光筒結構5外壁上合適位 置并鎖緊，通過外接緊固圈4上的光孔連接到外部設備。
權利要求
1.一種出射準直平行光的光源裝置，包括散熱風扇(I)、點光源結構(2)、連接法蘭盤(3)和透鏡光筒結構(5);所述點光源結構(I)包括鹵鎢燈(5)和光闌(18)，透鏡光筒結構(5 )包括單負透鏡(IO )、單負透鏡座(11)、正膠合透鏡(14)、正膠合透鏡座(15 )、鏡筒(16 )和調整螺紋套(12)，連接法蘭盤(3)包括光源連接法蘭(8)和光筒連接法蘭(17);其特征是，所述鹵鎢燈(6)安裝在密封的殼體內，在殼體的一端設置散熱風扇(1)，殼體內側設置光闌(18)，殼體的另一端固定在光源連接法蘭(8)上，單負透鏡(10)安裝在單負透鏡座(11)上，單負透鏡座(11)通過調整螺紋套(12)與光源連接法蘭(8 )連接，所述正膠合透鏡(14)安裝在正膠合透鏡座(15)上，所述正膠合透鏡座(15)安裝在鏡筒(16)上，鏡筒(16)通過光筒連接法蘭(17)與光源連接法蘭(8)連接。
2.根據權利要求1所述的一種出射準直平行光的光源裝置，其特征在于，還包括燈座(7 )，所述鹵鎢燈(6 )固定在燈座(7 )上后安裝在密封的殼體內。
3.根據權利要求1所述的一種出射準直平行光的光源裝置，其特征在于，還包括第一螺紋壓圈(9)和第二螺紋壓圈(13)，所述單負透鏡(10)通過第一螺紋壓圈(9)固定在單負透鏡座(11)上，正膠合透鏡(14)通過第二螺紋壓圈(13)固定在正膠合透鏡座(15)上。
4.根據權利要求1所述的一種出射準直平行光的光源裝置，其特征在于，還包括外接緊固圈(4)，所述外接緊固圈(4)設置在透鏡光筒結構(5)的外壁上，外接緊固圈(4)上設置有光孔，通過光孔與外部 設置連接。
全文摘要
一種出射準直平行光的光源裝置，涉及光學機械領域，解決現有的光源結構存在出射光線的平行度低，同時無法解決光源的散熱以及存在無法消除雜散光的問題，包括點光源結構和透鏡光筒結構，點光源結構包括鹵鎢燈及燈座、光闌、密封外框和散熱風扇等。透鏡光筒結構包括單負透鏡及其安裝和調整結構，正膠合透鏡及其安裝和調整結構，鏡筒，連接法蘭盤，外接緊固圈。單負透鏡和正交合透鏡分別安裝在鏡座中，用鏡筒和連接法蘭盤將鏡座連接起來，通過螺紋調整單負透鏡和正膠合透鏡的相對位置，得到平行度很高的準直平行光。本發明解決了光源的散熱問題，使光路更穩定。整體結構緊湊，重量輕，成本低且外接固定簡單。
文檔編號F21V5/04GK103244849SQ201310138409
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月19日 優先權日2013年4月19日
發明者姜明, 王玉鵬, 方偉, 夏志偉, 王凱 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所