小巧型大口径平行光束获取装置的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域，尤其涉及一种小巧型大口径平行光获取装置。


背景技术：

2.在光学领域中，大口径的平行光束应用范围很广，用于获得大口径平行光束的传统仪器设备有平行光管、星模拟器、光纤准直器和光束扩束器等。大口径平行光束可以应用在模拟星点、光学系统参数测量、激光通信、光源照明等场景。在众多能够获得大口径平行光束的传统仪器设备中，其基本工作原理是将靶标放置在光学系统的焦平面处，经过光学系统的准直，形成一定口径的平行光束；或者是先准直，然后进行扩束得到一定口径的平行光束。但是不论直接准直或者是先准直后扩束，其光学系统体积往往比较大，尤其是长度方向。主流的平行光管的光学系统的f
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一般在4～15之间，若要得到大口径的平行光束，则光学总长较长，在空间和重量要求比较高的情况下，不容易实现，也不利于搬运、携带，例如若想使用传统的设备得到φ160mm口径的平行光束，则光学系统的焦距一般在640mm～2400mm之间。
3.现有技术中，存在着体积和重量较大，不能用于体积和重量有严格要求的系统中，也不利于携带、搬运的问题，而且成本较高。


技术实现要素：

4.本技术的目的是通过不同的原理，提供一种小巧型大口径平行光获取装置，使装置体积和重量都减小，以解决现有技术中大口径平行光束获取设备存在的体积和重量大，不便于携带的问题，并大大降低其成本。
5.本技术的目的是通过以下技术方案实现的：
6.本技术提供一种小巧型大口径平行光束装置，包括：准直/扩束模块和棱镜阵列器件；
7.所述棱镜阵列器件包括多个菱形棱镜；
8.所述多个菱形棱镜前后排列并胶合，组成一行菱形棱镜组件；
9.所述多个菱形棱镜组件并排排列，组成棱镜阵列器件；
10.所述准直/扩束模块产生的小口径平行光束，射入所述菱形棱镜组件，依次穿过多个菱形棱镜；
11.所述多个菱形棱镜前后表面均镀有不同透过率和反射率的膜层；其中，最后方的菱形棱镜膜层反射率为96％～100％，以100％反射率为最佳；
12.所述菱形棱镜组件接收所述准直/扩束模块产生的小口径平行光束，前一个菱形棱镜反射一部分光束和透过一部分光束，透过前一个菱形棱镜的光束经后一个菱形棱镜再反射一部分光束和透过一部分光束，在最后一个菱形棱镜处全部反射，从而产生大口径平行光束。
13.可选的，还包括第一直角棱镜；
14.所述第一直角棱镜设置在所述菱形棱镜组件前方，并与所述菱形棱镜组件中最前方的菱形棱镜胶合；
15.所述准直/扩束模块发出的小口径平行光束经第一直角棱镜射入所述菱形棱镜组件；
16.所述第一直角棱镜用于补偿菱形棱镜组件中最先接收光束的菱形棱镜光程差。
17.可选的，还包括设置在所述菱形棱镜组件后方的第二直角棱镜；
18.所述第二直角棱镜用于保护所述菱形棱镜组件。
19.可选的，所述装置包括多个准直/扩束模块和多个菱形棱镜组件；
20.所述多个准直/扩束模块中的每一个准直/扩束模块与所述多个菱形棱镜组件中的菱形棱镜组件一一对应，将产生的小口径平行光束射入与之对应的菱形棱镜组件内。
21.可选的，所述棱镜阵列器件还包括折转棱镜；
22.所述准直/扩束模块产生的小口径平行光束经所述折转棱镜进入所述菱形棱镜组件；
23.所述折转棱镜用于改变所述准直/扩束模块中射出的小口径平行光束的方向，从而改变所述小口径平行光束入射所述菱形棱镜组件的角度。
24.可选的，所述棱镜阵列器件为光学玻璃。
25.可选的，所述折转棱镜为直角棱镜或屋脊棱镜。
26.可选的，所述菱形棱镜的表面膜层为分色膜或衰减膜或高反射膜或高减反膜。
27.可选的，所述菱形棱镜组件放置的方向为同方向放置或者反向放置。
28.可选的，所述菱形棱镜的出光口，光束指向一致，或者有不同方向。
29.本技术采用以上技术方案，具有如下有益效果：
30.本技术提供的一种小巧型大口径平行光束装置，包括准直/扩束模块和棱镜阵列器件；棱镜阵列器件包括多个菱形棱镜；多个菱形棱镜前后排列并胶合，组成一行菱形棱镜组件；所述多个菱形棱镜组件并排排列，组成棱镜阵列器件；准直/扩束模块产生的小口径平行光束射入菱形棱镜中，依次穿过菱形棱镜组件中的多个菱形棱镜，由菱形棱镜组件反射输出；其中，所述多个菱形棱镜前后表面均镀有不同透过率和反射率的膜层，并且最后方的菱形棱镜后表面膜层反射率为96％～100％；如此，菱形棱镜组件接收准直/扩束模块产生的小口径平行光束，前一个菱形棱镜反射一部分光束和透过一部分光束，透过前一个菱形棱镜的光束经后一个菱形棱镜再反射一部分光束和透过一部分光束，在最后一个菱形棱镜处全部反射，从而产生大口径平行光束，通过菱形棱镜组件的使用，可以由多个并排的菱形棱镜共同反射，形成大口径的平行光束，从而使装置的长度和体积大大减小，重量大大减轻，解决了现有技术中，大口径平行光束产生装置体积重量大，不方便携带，以及不能应用于对体积和重量要求严格的系统中的问题，同时也大大降低了其成本。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本技术一个实施例提供的小巧型大口径平行光获取装置的正视图。
33.图2是本技术另一个实施例提供的小巧型大口径平行光获取装置的俯视图；
34.图3是本技术另一个实施例提供的带有折转棱镜的小巧型大口径平行光获取装置的俯视剖面图。
35.图例：
[0036]1‑
准直/扩束模块，2
‑
菱形棱镜，3
‑
第一直角棱镜，4
‑
第二直角棱镜，5
‑
折转棱镜。
具体实施方式
[0037]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。
[0038]
图1是本技术一个实施例提供的小巧型大口径平行光获取装置的正视图，如图1所示，本技术实施例提供的小巧型大口径平行光束装置，包括：准直/ 扩束模块1和棱镜阵列器件；棱镜阵列器件包括多个菱形棱镜2，多个菱形棱镜2前后排列并胶合，组成一行菱形棱镜组件；准直/扩束模块1产生的小口径平行光束，射入菱形棱镜组件，依次穿过多个菱形棱镜2；
[0039]
具体的，多个菱形棱镜2前后胶合，形成一行菱形棱镜既一个菱形棱镜组件，如图1中的p11、p12和p13，都代表一个菱形棱镜，菱形棱镜组件放置在准直/扩束模块1前方，准直/扩束模块1用于产生小口径平行光束，产生的平行光束射入由多个菱形棱镜2组成的菱形棱镜组件中，在射入菱形棱镜组件后，从前至后，依次穿过每一个菱形棱镜2。
[0040]
多个菱形棱镜2前后表面均镀有不同透过率和反射率的膜层；其中，最后方的菱形棱镜2膜层反射率为96％～100％；菱形棱镜组件接收准直/扩束模块1 产生的小口径平行光束，前一个菱形棱镜反射一部分光束和透过一部分光束，透过前一个菱形棱镜的光束经后一个菱形棱镜再反射一部分光束和透过一部分光束，在最后一个菱形棱镜处全部反射，从而产生大口径平行光束。
[0041]
具体的，菱形棱镜2可以采用光学玻璃或塑料或树脂等非金属材料，其前后表面都镀有一层膜层，每一个菱形棱镜2的膜层的透过率和反射率都可以不同；其中，最后方的菱形棱镜膜层反射率为96％～100％，将所有经过的光都进行反射。
[0042]
如此，小口径平行光束经过每个菱形棱镜2的前后表面，根据镀膜的不同，有一部分光束被反射，另外一部分光束会透过菱形棱，透过前一个菱形棱镜的光束，再经过后一块菱形棱镜，依然是有一部分被反射，一部分透射，直到最后一个棱镜的后表面，因为其反射率为96％～100％，所以到最后一个菱形棱镜处，所有的光束全部被反射；所以，小口径平行光束经过胶合的棱镜组件的第一个菱形棱镜时，经第一个菱形棱镜前表面反射，形成一定口径的平行光束，透过第一个菱形棱镜的光在经过第二个菱形棱镜时，由第二个菱形棱镜反射也形成一定口径的平行光束，依次类推，直至光束经过最后一个菱形棱镜的后表面时全部反射，最终形成大口径平行光束。
[0043]
在一个具体实施例中，例如，菱形棱镜组件包括3个菱形棱镜，若使平行光束保持同样的照度，第一个菱形棱镜的前表面的反射率为25％，后表面高透过率，第二块菱形棱镜
的前表面的反射率为33.3％，后表面高透过率膜，第三块菱形棱镜的前表面的反射率为50％，后表面为100％。若平行光束照度一致，则膜层透过率符合公式：ρn＝1/(n
‑
n 2)，n为总的菱形棱镜数，n为第n个棱镜的前表面，最后一个棱镜的后表面的反射率都是96％～100％。
[0044]
可以理解的是，菱形棱镜组件中的菱形棱镜的数量可以不止3个，可以根据实际需要平行光束的口径数据进行灵活变动，由任意多个菱形棱镜进行胶合，胶合后的棱镜形成一行，组成菱形棱镜组件。如设置n个菱形棱镜组件，并且每个菱形棱镜组件中菱形棱镜的数量也为n个，则菱形棱镜组件中包括菱形棱镜p11
……
pnn，第一个标号表示第几个菱形棱镜组件，后一个标号为一个菱形棱镜组件中的第几个菱形棱镜。菱形棱镜p11
……
p1n进行胶合，形成一个菱形棱镜组件，每一个菱形棱镜组件都有一个准直/扩束模块1为其提供一个小口径的平行光束。准直/扩束模块1发出的平行光照射在棱镜组件上，光束经过第一个菱形棱镜的前表面，一部分光束反射，另外一部分透射并经过第二个菱形棱镜的前表面，依然有一部分反射和一部分透射，依次类推，直至第n 个透镜，第n个菱形棱镜的后表面全部反射。这样，一个小口径平行光束经过不断的分光反射形成一个长条形状的大口径光束。n个菱形棱镜按照列排列就形成了一个大口径平行光束。
[0045]
需要说明的是，菱形棱镜2表面的膜层的可以是分光膜或者是分色膜，分光膜可以是均匀反射，也可以不同比例反射的，膜层的具体类型可以根据实际需求进行选择。
[0046]
另外，准直/扩束模块1提供产生小口径平行光束的功能是本领域中常用的技术手段，所以具体构造，在此不再进行详细描述，并且，本技术用于产生小口径平行光束的模块，除准直/扩束模块外，还可以使用现有技术中准直系统或缩束或扩束系统等自准直光源系统，实际应用中，只需要进行对应的替换，在此不再进行一一详细说明。
[0047]
在一些实施例中，本技术提供的小巧型大口径平行光束装置还包括第一直角棱镜3，第一直角棱镜3设置在菱形棱镜组件前方，可以与菱形棱镜组件中最前方的菱形棱镜胶合，准直/扩束模块1发出的小口径平行光束首先经过第一直角棱镜3，再进入菱形棱镜组件中，因为菱形棱镜组件中的菱形棱镜形状原因，最前方的菱形棱镜在接收小口径平行光的，具有一定光程差，通过如图1 中位置设置第一直角棱镜3，可以有效补偿最前方菱形棱镜的光程差，从而提高装置光学效果。
[0048]
进一步的，本技术实施例提供的小巧型大口径平行光束装置中，还可以增加第二直角棱镜4，如图1，设置在菱形棱镜组件中最后接收光束的菱形棱镜的后方，从而实现对菱形棱镜组件的保护。
[0049]
图2是本技术另一个实施例提供的小巧型大口径平行光获取装置的俯视图，如图2所示，本技术实施例提供的小巧型大口径平行光获取装置中包括多个准直/扩束模块1和多个菱形棱镜组件；
[0050]
所述多个菱形棱镜组件并排排列，组成矩形棱镜阵列；多个准直/扩束模块 1中的每一个准直/扩束模块1与所述多个菱形棱镜组件中的菱形棱镜组件一一对应，将产生的小口径平行光束射入与之对应的菱形棱镜组件内。
[0051]
具体的，图2为一个菱形棱镜组件中包括三个菱形棱镜的实例，如第一菱形棱镜组件中分别包括p11、p12、p13三个菱形棱镜，而申请提供的小巧型大口径平行光获取装置中，通过胶合多个菱形棱镜而构成的菱形棱镜组件还可以并排排列，最终形成一个矩形的棱镜
阵列，如图2中，为4个菱形棱镜组件组成的棱形阵列，如图2中所示阵列中的每一行菱形棱镜组件都与一个准直/扩束模块1一一对应，每一个准直/扩束模块1射出的小口径平行光束都进入一个与之对应的菱形棱镜组件中，进行反射，形成大口径平行光束，增加多行菱形棱镜组件组成的棱镜阵列，增加装置的输出效果。
[0052]
图3是本技术另一个实施例提供的带有折转棱镜的小巧型大口径平行光获取装置的俯视剖面图，如图3所示，在一些实施例中，本技术提供的小巧型大口径平行光获取装置还可以包括折转棱镜5；
[0053]
具体的，折转棱镜5可以是直角棱镜、屋脊棱镜或具有折转角度的棱镜，图3中以直角的折转棱镜为例进行说明。折转棱镜5设置在准直/扩束模块1 与菱形棱镜组件或第一直角棱镜3之间的小口径平行光束的路线中，小口径平行光线从准直/扩束模块1中射出，经折转棱镜5反射后，射入菱形棱镜组件或第一直角棱镜3中。通过设置折转棱镜5，可以将从准直/扩束模块1射出的光束改变方向后射进菱形棱镜组件或第一直角棱镜3之中，从而可以更加灵活的改变准直/扩束模块1和菱形棱镜组件以及第一直角棱镜3的相对位置，如图3 中，可以将准直/扩束模块1设置在菱形棱镜组件以及第一直角棱镜3的下方或其他位置，使装置并不局限于准直/扩束模块1必须与菱形棱镜组件以及第一直角棱镜3平行且相对，从而可以进一步的减小装置的长度，减小装置整体体积，使装置更加容易携带。
[0054]
在实际应用中，本技术实施例提供的小巧型大口径平行光束装置，其中的菱形棱镜组件放置的方向可以为同方向放置也可以是反向放置的，并且菱形棱镜的出光口，光束指向可以一致，也可以有不同方向，具体放置方法可以根据实际需要进行选择，从而增加装置的应用场景以及应用效果。
[0055]
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
[0056]
需要说明的是，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
[0057]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0058]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。