專利名稱：一種輸出十字線光斑的激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)器械，特別涉及到一種投線儀用的輸出綠光十字線光斑的激光器。
背景技術(shù)：
在激光器的許多應(yīng)用領(lǐng)域如激光投線儀中，都希望能有一種成本低、體積小、性能穩(wěn)定的激光器。激光投線儀中所需要的激光光斑是線條性，通常用一個(gè)柱透鏡來(lái)將圓形光斑轉(zhuǎn)化成線光斑，目前的激光投線儀如果要投出幾條線，就需要用到好幾支綠光模組，紅光激光投線儀也是這樣做的。對(duì)于正在發(fā)展中的綠光激光投線儀來(lái)說(shuō)，由于微型化的綠光激光器成本和功耗相對(duì)半導(dǎo)體紅光激光器來(lái)說(shuō)要高得多，這種做法就會(huì)存在一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題， 一是成本高，二是功耗大，三是體積太大。在綠光投線儀中，如果能減少綠光激光器的數(shù)量， 必將大副度降低成本，減少功耗。目前比較普遍的一種減少綠光激光器的數(shù)量做法就是利用45°放置分光片，將一束光分成兩束，然后每一束光分別加上一個(gè)柱透鏡，變成兩個(gè)線光斑，然而該方法存在一些問(wèn)題，如由于鍍膜的限制分光不均勻，導(dǎo)致兩條線明暗變化顯著。另外，45°分光片的存在也導(dǎo)致體積變大，模組裝配困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種投影儀用的輸出十字線光斑的激光器。本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器要達(dá)到輸出兩線的質(zhì)量好、效率高并且功耗小，還要求激光器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧和制作成本低。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)和十字線輸出系統(tǒng)，所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)由擴(kuò)束透鏡和準(zhǔn)直透鏡同軸排列組成， 所述的十字線輸出系統(tǒng)包括丁字形排列的兩個(gè)柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側(cè)邊上；所述激光光源射出的激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)擴(kuò)束和準(zhǔn)直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經(jīng)第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。在本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的十字線輸出系統(tǒng)中還包括有機(jī)械件，所述的第一柱透鏡和第二柱透鏡放置于所述的機(jī)械件中，該機(jī)械件上設(shè)置有兩個(gè)垂直相交的第一圓孔和第二圓孔，在沿著機(jī)械件軸向上還有一個(gè)通光圓孔，稱作軸向孔，所述的第一圓孔兩端貫通，第二圓孔一端敞開另一端與所述的第一圓孔連通，所述的第二柱透鏡置于第一圓孔中，且第二透鏡在軸向孔的部分露出，作為通光部分)，所述機(jī)械件上為第二柱透鏡的中部設(shè)有透光方槽，所述第一柱透鏡的一端插于第二圓孔內(nèi)且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部，第二柱透鏡的中部通過(guò)軸向孔的部分作為通光面，所述機(jī)械件上為第一柱透鏡的中部也設(shè)有透光方槽。[0008]在本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的機(jī)械件上還設(shè)有十字光線的直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為設(shè)置在機(jī)械件上的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，其中兩個(gè)螺釘擰在位于第二柱透鏡所處的第一圓孔處的兩個(gè)螺釘孔中，該兩個(gè)螺釘孔內(nèi)的螺釘分別抵于第二柱透鏡的兩端，一個(gè)螺釘擰在位于第二圓孔延長(zhǎng)線位置的機(jī)械件上?；谏鲜黾夹g(shù)方案，本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型將兩根柱透鏡置于一個(gè)機(jī)械件上，可以保持二者形成的丁字形的十字線輸出系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠，根據(jù)輸出總光功率設(shè)定了二者的距離和直徑大小，可以保證本實(shí)用新型的激光器輸出十字線光斑，使得投線儀中所用的綠光激光器成線質(zhì)量高，制作成本低。2.本實(shí)用新型在機(jī)械件上設(shè)置了直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)三個(gè)螺釘來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)柱透鏡的傾斜度，可以使十字線光斑中的兩線保持足夠的直線度。3.本實(shí)用新型的激光器通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)和光學(xué)器件就能夠使得綠光激光模組輸出十字線光斑，使得其在投線儀中應(yīng)用效果良好，減低了制作成本，并且成線效果十分好，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器的光路側(cè)視狀態(tài)示意圖。圖2是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器的光路正視及成像狀態(tài)示意圖。圖3是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器中的機(jī)械件的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器中的兩個(gè)柱透鏡位置確定方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，以求更為清楚明了地理解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成和工作過(guò)程，但不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。先請(qǐng)看圖1和圖2，圖1是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器的光路側(cè)視狀態(tài)示意圖，圖2是本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器的光路正視及成像狀態(tài)示意圖。由圖可知，本實(shí)用新型輸出十字線光斑的激光器在結(jié)構(gòu)主要包括有激光光源101、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng) 102和十字線輸出系統(tǒng)。其中，擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)由擴(kuò)束透鏡和準(zhǔn)直透鏡同軸排列組成，擴(kuò)束透鏡靠近激光光源，激光光源輸出的激光光束首先經(jīng)過(guò)擴(kuò)束，使得光束變大，同時(shí)發(fā)散角也變大，再經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡后減小發(fā)散角，使得光束直線輸出，獲得比激光光源輸出光斑較大的接近圓形的光斑1。十字線輸出系統(tǒng)包括丁字形排列的兩個(gè)柱透鏡，其中第一柱透鏡2的直徑較第二柱透鏡3的直徑大，且第一柱透鏡2的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡3中部的側(cè)邊上。在本實(shí)用新型的激光器中，激光光源射出的激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)擴(kuò)束和準(zhǔn)直，形成的光斑1照射于第一柱透鏡2和第二柱透鏡3的交界處入射，經(jīng)第一柱透鏡2和第二柱透鏡3出射十字線光斑。圖2中的橫向光線4和縱向光線5，兩條光線形成十字形光斑。在本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器中，如圖3所示，所述的十字線輸出系統(tǒng)中還包括有機(jī)械件，第一柱透鏡2和第二柱透鏡3放置于所述的機(jī)械件中，設(shè)置機(jī)械件的目的是為了兩個(gè)柱透鏡保持精確地垂直方式，并且控制二者之間的距離。為了放置兩個(gè)柱透鏡，我們?cè)跈C(jī)械件上設(shè)置有兩個(gè)垂直相交的第一圓孔204和第二圓孔207，所述的第一圓孔204兩端貫通，第二圓孔207 —端敞開另一端與所述的第一圓孔204連通。第二柱透鏡2置于第一圓孔204中，且第二柱透鏡2的兩端露出以作為輸出端，機(jī)械件上為第二柱透鏡3的兩個(gè)輸出端設(shè)有透光方槽206。上述第一柱透鏡2的一端插于第二圓孔207內(nèi)且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡3的中部，第二柱透鏡3的另一端露出于第二圓孔207以作為輸出端，所述機(jī)械件上為第一柱透鏡2的輸出端也設(shè)有透光方槽 205。在本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器中，所述的機(jī)械件上還設(shè)有十字光線的直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為設(shè)置在機(jī)械件上的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，其中兩個(gè)螺釘擰在位于第二柱透鏡3所處的第一圓孔204處的兩個(gè)螺釘孔201和203中，該兩個(gè)螺釘孔內(nèi)的螺釘分別抵于第二柱透鏡3的兩端，一個(gè)螺釘擰在位于第二圓孔207延長(zhǎng)線位置的機(jī)械件上。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘孔內(nèi)的螺釘，可以微調(diào)柱透鏡的縱向傾斜度，從而調(diào)節(jié)兩光線的直線度。激光圓光束垂直入射在丁字形放置的兩根柱透鏡的正上面，如發(fā)現(xiàn)十字線的兩條線有彎曲，則通過(guò)調(diào)節(jié)這三個(gè)調(diào)節(jié)螺孔上的螺釘，使得十字線兩線保持足夠的直線度。本實(shí)用新型的激光器中，兩個(gè)柱透鏡的位置和直徑控制可以來(lái)確定輸出水平光線和垂直光線的亮度和寬度。且兩者之間相對(duì)光斑中心位置經(jīng)過(guò)如下條件確定即保證光斑通過(guò)兩柱透鏡的總功率最大，同時(shí)分別通過(guò)兩柱透鏡的功率盡可能相同。本實(shí)用新型中兩支柱透鏡的直徑是不同的，直徑的具體大小以及兩柱透鏡所在的具體位置通過(guò)該方法確定，即激光器光斑經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直后的近似圓光斑打在兩支柱透鏡上，通過(guò)兩支柱透鏡的光功率近似一致，同時(shí)保證通過(guò)兩柱透鏡的總光功率最大。其中粗的第一柱透鏡一端抵在細(xì)的第二柱透鏡的側(cè)面，防止兩者之間有間隙漏光。同時(shí)，為了不擋住經(jīng)第二柱透鏡轉(zhuǎn)化后的線光束，可將第一柱透鏡與第二柱透鏡的輸出面放一樣高的位置。經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直后的光束照射到十字線輸出系統(tǒng)上如圖4所示，圓形表示光斑，通常為高斯分布，si表示光斑通過(guò)柱透鏡Iensl的面積，所通過(guò)的功率用Pl表示，Pl是Iensl 的直徑dl和相對(duì)光斑的位置xl的函數(shù)即可表示為Pl (dl, xl)。同理，s2表示光斑通過(guò)柱透鏡lenS2的面積，所通過(guò)的功率用P2表示，P2是lenS2的直徑d2和相對(duì)光斑的位置x2的函數(shù)，即可表示為 P2(d2，x2)，因此根據(jù) Pl(dl，xl) ^ P2(d2,x2)以及 Pl (dl，xl)+P2 (d2，x2) 需取最大值，同時(shí)考慮兩光線的粗細(xì)一致性，和其中粗的柱透鏡一端抵在細(xì)柱透鏡的側(cè)面， 防止兩者之間有間隙漏光，即可基本確定dl，d2，xl, x2,也就是兩柱透鏡的直徑和相對(duì)放置的位置。
權(quán)利要求1.一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)和十字線輸出系統(tǒng)，所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)由擴(kuò)束透鏡和準(zhǔn)直透鏡同軸排列組成，所述的十字線輸出系統(tǒng)包括丁字形排列的兩個(gè)柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側(cè)邊上；所述激光光源射出的激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)擴(kuò)束和準(zhǔn)直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經(jīng)第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的十字線輸出系統(tǒng)中還包括有機(jī)械件，所述的第一柱透鏡和第二柱透鏡放置于所述的機(jī)械件中，該機(jī)械件上設(shè)置有兩個(gè)垂直相交的第一圓孔和第二圓孔，在沿著機(jī)械件軸向上還有一個(gè)通光圓孔，稱作軸向孔，所述的第一圓孔兩端貫通，第二圓孔一端敞開另一端與所述的第一圓孔連通，所述的第二柱透鏡置于第一圓孔中，且第二透鏡在軸向孔的部分露出，作為通光部分，所述機(jī)械件上為第二柱透鏡的中部設(shè)有透光方槽，所述第一柱透鏡的一端插于第二圓孔內(nèi)且不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部，第二柱透鏡的中部通過(guò)軸向孔的部分作為通光面，所述機(jī)械件上為第一柱透鏡的中部也設(shè)有透光方槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述的機(jī)械件上還設(shè)有十字光線的直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該直線度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為設(shè)置在機(jī)械件上的三個(gè)調(diào)節(jié)螺釘，其中兩個(gè)螺釘擰在位于第二柱透鏡所處的第一圓孔處的兩個(gè)螺釘孔中，該兩個(gè)螺釘孔內(nèi)的螺釘分別抵于第二柱透鏡的兩端，一個(gè)螺釘擰在位于第二圓孔延長(zhǎng)線位置的機(jī)械件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種輸出十字線光斑的激光器，其特征在于，所述激光由擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)形成的光斑通過(guò)所述第一柱透鏡和第二柱透鏡的光功率相同。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種輸出十字線光斑的激光器，所述的激光器包括有激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)和十字線輸出系統(tǒng)，所述的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)由擴(kuò)束透鏡和準(zhǔn)直透鏡同軸排列組成，所述的十字線輸出系統(tǒng)包括丁字形排列的兩個(gè)柱透鏡，其中第一柱透鏡的直徑較第二柱透鏡的直徑大，且第一柱透鏡的端部不留縫隙地緊貼于第二柱透鏡中部的側(cè)邊上；所述激光光源射出的激光光束經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)擴(kuò)束和準(zhǔn)直，形成的光斑照射于第一柱透鏡和第二柱透鏡的交界處入射，經(jīng)第一柱透鏡和第二柱透鏡出射十字線光斑。本實(shí)用新型的輸出十字線光斑的激光器輸出十字線光斑中兩線的質(zhì)量好、效率高并且功耗小，整個(gè)激光器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧并且制作成本低。
文檔編號(hào)H01S3/00GK202276058SQ201120376300
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者馬英俊 申請(qǐng)人:浙江合波光學(xué)科技有限公司, 馬英俊