CN102360125A

CN102360125A - 一种激光平行光管

Info

Publication number: CN102360125A
Application number: CN201110228505XA
Authority: CN
Inventors: 李曙英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-02-22

Abstract

一种激光平行光管，属于激光测量仪器领域。本发明包括外壳、弹性垫圈、小镜筒、电源模块、半导体激光器和消象差透镜组，在电源模块中设有可调整光功率的恒功率或恒流驱动电路，所述消象差透镜组与外壳一端装配在一起，弹性垫圈装配在消象差透镜组前，小镜筒与外壳的尾部装配在一起，半导体激光器装配在可以精确调整位置使发光体落到消象差透镜组焦点上的小镜筒中，电源模块通过导线电性连接半导体激光器。本发明作为一种激光平行光管，不采用扩束式光学系统，也不用光纤激光器等方式，结构简单，可以制造特大口径、长焦距的大型激光平行光管，光束平行度高，光功率调整方便，可以带或不带简单支架、方向微调支架和自准直目镜，用途广泛。

Description

一种激光平行光管

技术领域

本发明涉及激光测量仪器领域，特别是涉及使用半导体激光器作为光源的一种激光平行光管。

背景技术

激光平行光管能提供大口径高平行度的激光束，可以用于长距离高精度定向（例如：隧道贯通，道路施工等），工业视觉系统（以测量工件在平行光束下的投影代替直接测量工件或与远心镜头配套，构成不同的系统），在精密导轨直线性检测等测量工作中均可使用，在科研与教学中常常用到，在军事上亦有多种用途，在通讯和长距离测距上也用到；在很多领域能代替旧式光学平行光管，并能完成很多光学平行光管不能完成的工作。

激光平行光管在激光技术出现后已出现多年，但较早的激光平行光管使用气体激光器（如氦氖激光器）或固体激光器，因此体积大，能耗大，结构复杂，价格昂贵，寿命较短，推广使用受到限制。由于气体激光器及固体激光器的发射光束已接近平行光，而光束口径却一般都很小，因此，采用这些激光器的激光平行光管，均用扩束式光学系统，结构比较复杂，而且扩束后的通光口径受到扩束倍数限制，难以制造较大口径的激光平行光管。半导体激光器出现并大批量生产普及使用，为激光平行光管普及使用提供了初步条件。近年出现了少数使用半导体激光器的激光平行光管类产品，但这些产品在设计上受到扩束式系统思路的影响，设计上均先将半导体激光器发射光以类似普通激光模组的结构先行用小尺寸低精度透镜会聚成平行度不高的光束，然后再行扩束，不仅结构复杂化，光能损耗大，而且受到扩束结构的限制和初始光束平行度较低的制约，光束的口径和准直度（平行度）均不高，也无法制造大口径高精度的激光平行光管。

近年极个别相关专利曾有提到用半导体激光器在类似激光平行光管的仪器或系统中的应用，但结构均为扩束式或其他复杂结构。专利号为02285917.9的实用新型专利说明书提到一种便携式激光准直仪，用一体化光纤激光器与准直透镜配合，但一体化光纤激光器本身成本较高、能耗较大，使用光纤激光器使结构复杂化，并且通光口径等亦均受到限制。专利号为97250676.4的实用新型专利说明书提到一种激光准直测量仪，使用Ga-Al-As激光器。其使用的激光器并不是现在大量使用的半导体激光管。其光学系统正是上文提到的扩束式结构，先聚焦一次，然后再两次扩束，这不单使结构复杂化而且无法达到理想的精度。专利号为00253242.5的实用新型专利说明书提到一种用单色激光作光源的活动靶标，其中提到用单色激光平行光管光源。但其使用激光器只是为了缩短跟踪靶标寻找目标（即使用“自然光源”的平行光管）的时间。在其说明书及摘要中说“在平行光管内使激光的发射光线与平行光管的轴线重合”，可见此激光束是一束很窄的光束（即类似一般激光模组的发射光束，如果是一束发散角较大的光束则谈不到“发射光线与平行光管光轴重合” ），但这种光束经过平行光管的物镜后将变成发散角很大的发散光束，该专利使用这一发散的激光束的目的，只是为了帮助靶标“找到”平行光管，其精确照准仍是靠平行光管的“自然光”光束。因此，这实际上是加了(发散的)激光的激光辅助寻的光学平行光管，而不是真正意义上的激光平行光管（即不是提供高精度大口径平行激光光束的平行光管），而且因其使用两个光源而引致结构的复杂化及成本的上升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的扩束式激光平行光管结构复杂、光能损耗大、光束的口径小、准直度均不高、无法制造大口径高精度的激光平行光管的缺陷，提供一种激光平行光管，这种激光平行光管结构简单、光能损耗小、易于推广应用，其发射的平行光束口径大、精度高，能满足用户的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光平行光管，包括外壳、弹性垫圈、小镜筒和电源模块，在电源模块中设有可调整光功率的恒功率或恒流驱动电路，该激光平行光管还包括半导体激光器和消象差透镜组，所述消象差透镜组与外壳一端装配在一起，弹性垫圈装配在消象差透镜组前，小镜筒与外壳的尾部装配在一起，半导体激光器装配在可以精确调整位置使发光体落到消象差透镜组焦点上的小镜筒中，电源模块通过导线电性连接半导体激光器。

在上述技术方案中，所述消象差透镜组是双胶合透镜、双分离透镜组、多片式透镜组、带有内调焦透镜组的望远物镜组或单片透镜（例如非球面透镜）。

作为本发明的第一种使用方式，其配件还包括一简式支架，所述简式支架包括底座、V块和脚螺丝，用于支撑激光平行光管的V块和调整底座高度的脚螺丝分别与底座装配在一起。

作为本发明的第二种使用方式，其配件还包括一方向微调支架，所述方向微调支架包括底座、磁性关节、V块和测微螺丝，用于支撑激光平行光管的V块经过磁性关节与底座装配在一起，可在两个方向调整激光平行光管光轴方向。

作为本发明的第三种使用方式，其配件还包括一自准直目镜，所述自准直目镜包括半反半透立方棱镜组、目镜透镜组和反射镜组件。

本发明的有益效果是：1、这种激光平行光管结构简单，生产工序少。在背景技术中提到的所有方法或产品，都忽略了一个基本事实：由于半导体激光器（LD）是在芯片的介面发光，其发光体本身尺寸已很小（视不同光功率常约在0.05mm×0.001mm～0.2mm×0.001mm范围），可以将发光体视为一个有一定发散度角的相当理想的点光源，因此只要根据不同用途，用口径和焦距适当的象质良好的消象差透镜组与之配合，使半导体激光器的发光体精确调整到消象差透镜组的焦点上，即可以得到高质量的平行光束。激光平行光管的结构不需采用扩束式，即其结构不需要先聚焦一次，然后再扩束一次或两次。由于这种激光平行光管既不采用扩束式光学系统结构，也不采用光纤激光器等结构，所以结构简单，在结构简单的前提下，生产工序少，生产成本低，为生产企业带来的利润高。2、半导体激光器由功率可调的恒功率或恒流驱动电路驱动发光，半导体激光器（LD）的发光体为一个很小的点光源，装配时调整半导体激光器的位置，使发光体精确地落在消象差透镜组的焦点上，经过消象差透镜组聚焦，发射出大口径、高精度的平行激光束，所以，这种激光平行光管发射的平行光束口径大、精度高，能满足用户的要求。3、这种激光平行光管光能损耗小，功耗低，使用寿命长。4、这种激光平行光管质量轻巧，使用方便，价格合理，易于推广应用。5、这种激光平行光管用途广泛。根据不同的用途可配备简式支架、带有测微螺丝可作方向微调的方向微调支架或加装的自准直目镜，还可根据不同的用途配置成像玻璃屏、CCD、显示器或标靶等附件。6、可以制造特大口径、长焦距的大型激光平行光管，光束平行度高，光功率调整方便，根据不同的用途可以制造不同口径及焦距的激光平行光管系列产品，曾制造的产品中包括通光口径达Φ300mm、焦距达3000mm的特大口径高精度激光平行光管（可以更大），光束平行度可达0.02mrad。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明装有简式支架的结构示意图；

图2是本发明装有方向微调支架的结构示意图；

图3是本发明加装自准直目镜后的光学原理图。

图中，1、消象差透镜组；2、半导体激光器；3、电源模块；4、外壳；5、弹性垫圈；6、底座；7、磁性关节；8、半反半透立方棱镜组；9、目镜透镜组；10、反射镜组件；11、V块；12、脚螺丝；13、测微螺丝；14、小镜筒。

具体实施方式

实施例1，参见图1，本实施例所述的一种激光平行光管，包括外壳4、弹性垫圈5、小镜筒14和电源模块3，在电源模块3中设有可调整光功率的恒功率或恒流驱动电路，该激光平行光管还包括半导体激光器2和消象差透镜组1，所述消象差透镜组1与外壳4一端装配在一起，弹性垫圈5装配在消象差透镜组1前，小镜筒14与外壳4的尾部装配在一起，半导体激光器2装配在可以精确调整位置使发光体落到消象差透镜组1焦点上的小镜筒14中，电

源模块3通过导线电性连接半导体激光器2。所述消象差透镜组1是双分离透镜组。作为本发明的第一种使用方式，其配件还包括一简式支架，所述简式支架包括底座6、V块11和脚螺丝12，用于支撑激光平行光管的V块11和调整底座6高度的脚螺丝12分别与底座6装配在一起。所述恒功率或恒流驱动电路，设计成功率可调，以便使用者调整亮度。驱动电路通过高稳定度的开关电源从交流电网供电，或用电池供电（考虑到供电时间，通常采用锂电池）；在供电时驱动电路可以制造成可调制模式，以用于某些特殊用途。使用弹性垫圈5的目的是为了避免在温度变化时消象差透镜组1的材料与外壳1的材料其膨胀系数不同而导致消象差透镜组1损坏或防止工作不稳定。本实施例的工作原理是：功率可调的恒功率或恒流驱动电路驱动半导体激光器2发光，半导体激光器2的发光体为一个很小的点光源，在装配时调整半导体激光器2的位置，使发光体精确地落在消象差透镜组1的焦点上，经过消象差透镜组1聚焦，发射出大口径、高精度的平行激光束。

实施例2，参见图2，本实施例所述的一种激光平行光管，包括外壳4、弹性垫圈5、小镜筒14和电源模块3，在电源模块3中设有可调整光功率的恒功率或恒流驱动电路，该激光平行光管还包括半导体激光器2和消象差透镜组1，所述消象差透镜组1与外壳4一端装配在一起，弹性垫圈5装配在消象差透镜组1前，小镜筒14与外壳4的尾部装配在一起，半导体激光器2装配在可以精确调整位置使发光体落到消象差透镜组1焦点上的小镜筒14中，电

源模块3通过导线电性连接半导体激光器2。所述消象差透镜组1是双分离透镜组。作为本发明的第二种使用方式，其配件还包括一方向微调支架，所述方向微调支架包括底座6、磁性关节7、V块11和测微螺丝13，用于支撑激光平行光管的V块11经磁性关节7与底座6装配在一起，可在两个方向调整激光平行光管光轴方向。当采用方向微调支架时，调整测微螺丝13，可以使激光平行光管发射的平行光束的方向，使其精确照准所需方向。

实施例3，参见图3，图3是加装自准直目镜后本实施例的光学原理图。作为本发明的第三种使用方式，其配件还包括一自准直目镜，所述自准直目镜包括半反半透立方棱镜组8、目镜透镜组9和反射镜组件10。当激光平行光管加装自准直目镜时，半反半透立方棱镜组8装在半导体激光器2与消象差透镜组1之间，当激光平行光管发射的平行光束从反射镜组件10上反射返回，再次经消象差透镜组1进入半反半透立方棱镜组8，一部分光线转折90°进入带有分划板的目镜透镜组9。当反射镜组件10发生微量偏摆时，半导体激光器2在分划板上的像发生偏移。偏移量可从分划板上读出，从而可以精确测出反射镜组件10的偏摆量（也可以使用带有测微机构的测微目镜），这一方法在很多测量工作中（例如导轨直线性测量等）都可用到。

以上所述仅是本发明的三个优选实施例，并非用来限制本发明，凡其类似的实施例，都应涵盖于本发明专利的保护范围。

Claims

1. 一种激光平行光管，包括外壳、弹性垫圈、小镜筒和电源模块，在电源模块中设有可调整光功率的恒功率或恒流驱动电路，其特征是：还包括半导体激光器和消象差透镜组，所述消象差透镜组与外壳一端装配在一起，弹性垫圈装配在消象差透镜组前，小镜筒与外壳的尾部装配在一起，半导体激光器装配在可以精确调整位置使发光体落到消象差透镜组焦点上的小镜筒中，电源模块通过导线电性连接半导体激光器。

2.根据权利要求1所述的一种激光平行光管，其特征是：所述消象差透镜组是双胶合透镜、双分离透镜组、多片式透镜组、带有内调焦透镜组的望远物镜组或单片透镜。

3.根据权利要求1所述的一种激光平行光管，其特征是：还包括一简式支架，所述简式支架包括底座、V块和脚螺丝，用于支撑激光平行光管的V块和调整底座高度的脚螺丝分别与底座装配在一起。

4. 根据权利要求1所述的一种激光平行光管，其特征是：还包括一方向微调支架，所述方向微调支架包括底座、磁性关节、V块和测微螺丝，用于支撑激光平行光管的V块经过磁性关节与底座装配在一起。

5.根据权利要求1所述的一种激光平行光管，其特征是：还包括一自准直目镜，所述自准直目镜包括半反半透立方棱镜组、目镜透镜组和反射镜组件。