CN105319710B - 一种激光光幕用激光器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光光幕用激光器，包括壳体和沿轴向安装在壳体内的激光模组，壳体的右端设置有用以反射所述激光模组的出射激光以投射在平行于幕墙的面上的锥面镜；壳体的右端端部设置有置于所述激光模组出瞳孔处的用以遮挡出瞳孔左右两侧的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离的光栏，从而使穿过该光栏后的出射激光经锥面镜后投射在平行于幕墙的面上的分布于40°～50°范围内和130°～140°范围内的激光的光功率最大。该激光器无需多次调校，且减少了激光器的数量，提高了工作效率，降低了成本，实现了常用区域的高能量光的照明，降低了杂光的干扰。

Description

一种激光光幕用激光器

技术领域

本发明涉及一种激光光幕用激光器（即交互式投影手写感应光幕用激光器）。

背景技术

现有激光光幕一般使用两个激光器，安装在幕布的顶部，相互配合，在幕布上产生照明区域，但这种激光幕布，由于激光器本身的光角度（一般小于180°）而致使幕布存在死角，每次使用都需要多次调整，才能确保幕布上不出现暗区，比较繁琐，影响进度，效率低。

现有的交互式投影手写感应光幕使用安装在幕布或幕墙顶部的至少两个激光投射器进行透射如前所述，存在两束激光的交叉区，交叉区存在无激光照射区域，会产生暗区，影响摄像头捕获效果，为了避免此种现象，一般对激光投射仪的安装要求较高，每次安装都需要尝试多次才能定下最佳的安装位置，耗时耗力，不方便。

同时，目前普遍使用的光幕激光器存在较高的光功率出射激光分布在幕布或幕墙的左右两侧且靠上的部位处，而这个部分一般使用的机会较少，还会再经常使用的区域产生杂光等干扰光。

发明内容

本发明的目的是将光能高的出射激光投射在幕布或幕墙经常使用的区域或部位，同时减少杂光等干扰光，与此同时，是提高现有技术中激光幕布存在的调校繁琐、效率低下及现有交互式投影手写感应光幕不能单独实现投射区域的全部覆盖（照射）导致安装繁琐和使用不便的问题。

为实现上述目的，发明提供了一种激光光幕用激光器，包括壳体和沿轴向安装在壳体内的激光模组，所述壳体的右端设置有用以反射所述激光模组的出射激光以投射在平行于幕墙的面上的锥面镜；

壳体的右端端部设置有置于所述激光模组出瞳孔处的用以遮挡出瞳孔左右两侧的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离的光栏，从而使穿过该光栏后的出射激光经锥面镜后投射在平行于幕墙的面上的分布于40°～50°范围内和130°～140°范围内的激光的光功率最大。

光栏为一顶部开设竖直缝隙、内部设置左右对称的光孔的圆板，该光孔为上底长、下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、底边短，顶边的左右两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段连接的四边形；

所述竖直缝隙延伸至所述梯形、圆形、正方形或四边形内；

所述梯形、正方形、四边形和光栏的中心点重合，且激光模组的轴线垂直穿过该中心点。

锥面镜安装在锥面镜固定座上；

锥面镜设置在激光模组的出射激光的光路上，且其锥顶朝向激光模组的瞳孔设置；

壳体的右端端部通过一连接部与锥面镜固定座连接，锥面镜的轴线平行于激光模组的轴线且朝向所述连接部一侧偏移，使得锥面镜的轴线与激光模组的轴线之间的距离大或等于0mm且小或等于4mm，激光模组的出射激光经该锥面镜反射后自锥面镜固定座与壳体之间的间隙射出。

连接部的平行于激光模组的轴向的两个端部之间的夹角大或等于90°，且小或等于180°。

锥面镜的轴线与激光模组的轴线之间的距离介于0.3～0.7mm。

壳体右端设置有置于激光模组的出瞳孔的出射光路上的全反射装置、设置在壳体右端且置于该全反射装置的反射光路上的可产生张角大于180°的激光线的锥面镜。

全反射装置与激光模组的光轴成45°夹角。

全反射装置的反射面上镀有全反射膜。

锥面镜的设置使全反射装置的反射光路垂直入射到锥面镜上。

锥面镜外套设有一透明罩，该透明罩是一空心玻璃柱，自所述壳体内向外延伸，并将所述锥面镜包围在其中；

或该透明罩是一环形玻璃圈，其开口小于连接部的宽度从而卡设在该连接部的宽度范围内的面上，并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固定座与壳体之间的间隙，以将所述锥面镜遮蔽在由锥面镜固定座、壳体、连接部和透明罩的封闭空间内。

本发明的特点是：采用锥面镜反射产生张角大于180°的激光线，可覆盖整个幕布或幕墙的整个布面或墙面，在幕布的顶端安装一个这样的激光器即可实现接近且平行于幕布，并覆盖整个幕布的光幕，安装时，只要安装在幕布或幕墙的顶部居中位置处即可，仅需调整平行调节固定架使激光光线平行于幕布或幕墙，省时省力，方便使用，且减少了激光器的数量，提高了工作效率，降低了成本。实现了常用区域的高能量光的照明，降低了杂光的干扰。使用时，当用手指或者物体触及幕布或幕墙，则手指或者物体的接近幕布位置被激光光线照亮，摄像头捕获到手指上的亮光后，将信号传递给计算机，计算机通过软件处理，记录手指所在的位置，从而实现了屏幕的触摸或者在幕布上的书写。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1是安装空心玻璃柱的激光光幕用激光器剖视图。

图2是安装环形玻璃圈的激光光幕用激光器剖视图。

图3是交互式投影手写感应光幕激光器的剖视图。

图4是图3的A向视图。

图5是图3的B向视图。

图6是经激光模组准直后射出的激光光斑的能量分布示意图。

图7投射在幕布上的光能量分布图。

图8是设置光栏的激光光幕用激光器剖面示意图。

图9是光栏结构示意图。

图10是经光栏拦截后的光能量分布示意图。

图11是三角形平衡调节固定支架结构示意图。

图12是壳体外形为圆形的激光光幕用激光器的壳体示意图。

附图标记说明：1、壳体；2、激光模组；3、锥面镜；4、连接部；5、锥面镜固定座；6、透明罩；7、全反射装置；8、反射面；9、顶面；10、底面；11、右端端部；12、支撑点；13、螺钉；14、光孔；15、圆板；16、弧形段；17、平行调节固定支架；18、通孔；19、周向弧形槽；20、内凹弧形豁口；21、突块；22、光幕或幕墙；23、光栏；24、竖直缝隙；25、限位槽。

具体实施方式

为了克服现有技术中激光幕布存在的调校繁琐、效率低下的问题，本实施例提供了一种图1所示的激光光幕用激光器，包括壳体1，壳体1内设置有激光模组2和设置在壳体1的右端且置于该激光模组2的出光光路上的锥面镜3；壳体1的右端端部通过一连接部4与锥面镜固定座5连接，锥面镜3的轴线朝向所述连接部4一侧偏移，且使得锥面镜3的轴线与激光模组2的轴线之间的距离介于0～4mm之间，优选0.3～0.7mm之间，激光模组2的出射激光经该锥面镜3反射后自锥面镜固定座5与壳体1之间的间隙射出，连接部4的沿所述壳体1的两个端部之间的夹角大或等于90°，且小或等于180°。

如此一来，使得激光模组2投射的激光全部投射在锥面镜3的轴线一侧（背离连接部4一侧的面）的面上，确保了锥面镜3发射出的激光的光能量，而且由于连接部4的沿所述壳体1的两个端部之间的夹角大或等于90°，且小或等于180°，使得锥面镜固定座5与壳体1之间的间隙的角度介于180°到270°之间，从而确保投射出张角介于180°到270°之间的激光投影区，有效解决了现有的激光一般投射的激光张角小于180°，而不得不使用两个激光器配合使用导致调校繁琐和成本增加的问题。

锥面镜3的轴线与激光模组2的轴线之间的距离优选0.5mm，当然，也可以根据实际设计需要，使得二者之间的距离为0.4mm或0.35mm等。

一般情况下，在生产制造时，会将激光模组2与壳体1同轴设置。

为了防止尘埃、水汽等对锥面镜3的工作影响或腐蚀，可以在锥面镜3外套设一透明罩6，如图1所示，该透明罩6具体可以是一空心玻璃柱，自壳体1内向外延伸，并将锥面镜3套在其中，当然，空心玻璃柱的内端套设在激光模组2前端外。

该透明罩6也可以是图2所示的一环形玻璃圈，其开口小于连接部4的宽度从而卡设在该连接部4的宽度范围内的面上，并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固定座5与壳体1之间的间隙，以将锥面镜3遮蔽在由锥面镜固定座5、壳体1、连接部4和透明罩6的封闭空间内。

以上所涉及的激光模组2中安装的激光器可以是波长为780～1064nm的红外激光器，优选波长为830nm或850nm的红外激光器。为了克服现有交互式投影手写感应光幕不能单独实现投射区域的全幕覆盖（照射）导致安装繁琐和使用不便的问题，本实施例提供了一种图3所示的激光光幕用激光器，包括壳体1和沿轴向安装壳体1内的激光模组2，还包括设置在壳体1右端（即图中位于看图者的右手侧的一端）且置于激光模组2的出瞳孔的出射光路上的全反射装置7、设置在壳体1右端且置于该全反射装置7的反射光路上的可产生张角大于180°的激光线的锥面镜3。

为了便于安装和实现激光模组2的出射激光的尽可能的全部利用，本实施例中，全反射装置7与激光模组2的光轴成45°夹角（即激光的入射角为45°）。全反射装置7的反射面8上镀有全反射膜。常用的全反射装置7是全反射镜，当然，可以根据设计及应用场合需要，选择反射面上镀反射膜的其他材质作为全反射装置7，如铝合金、钢板等，当然这些材质会导致较多的光的损耗。

为了确保所有的反射光全部或平行于幕布或幕墙投射，本实施例中锥面镜4的设置使全反射装置7的反射光路垂直入射到锥面镜3上。

由图4、5中可以看出，壳体包括顶面9（通过螺钉13实现与激光模组2的固定连接）和底面10，顶面9为等边三角形，该三角形的顶角置于激光模组2的后端（即图中所示的左端），且该顶角的中线与激光模组2的轴线平行且处在同一垂直平面上，底面10是右端端部11为圆弧形的长方形。使用时，通过顶面9的三角与固定制成物固定即可。

图3中所示的支撑点12为安装时用以固定和支撑整个激光光幕用激光器。

不难看出，以上各实施例提供的交互式投影手写感应光幕激光器，采用锥面镜反射产生张角大于180°的激光线，可覆盖整个幕布或幕墙的整个布面或墙面，且安装时只需要安装在幕布或幕墙的顶部居中位置处即可，无需任何尝试即可安装到位，省时省力，方便使用。

如图6所示为经激光模组准直后投射出的激光光斑截面能量分布图，由该图清晰可见，激光光斑长轴方向能量覆盖的面积大，经锥面镜反射后投射在平行于光幕22的面上后，主要能量分布在图7所示的圆弧半径上20°或160°处，而一般使用的光幕为长方形，如此一来，导致光幕最远处45°与135°处光能量非常低，使得摄像头接收效果差，且20°或160°能量过高在使用时会产生杂光干扰，为此，本实施例特在壳体1的右端端部于激光模组的出瞳孔处设置了图8所示的光栏23，用以遮挡出瞳孔左右两侧（即遮挡图6所示的能量分布图的左右两侧即长轴的左右两端处的激光）的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离，从而使穿过该光栏23后出射激光经锥面镜3后投射在平行于光幕或幕墙22的面上的分布于40°～50°范围内和130°～140°范围内的激光的光功率最大，图7所示为圆弧半径上45°或135°处的光能量最高，在接近光幕或幕墙22的长方形的最远处时，使得45°与135°处的光能量与90°处的光能量接近或相同，从而避免了杂光干扰，提高了光的实用效果，并且在实际应用中，当经锥面镜3投射的光幕越接近幕墙或光幕时效果会更好，在图7中，圆弧半径的0°、45°、90°、135°和180°这五个部位的光能量非常接近，甚至相同，整体的实用效果得到提升。

光栏23的具体结构，根据准直后的激光光斑和能量分布要求设计，本实施例中，提供的光栏23为一顶部开设竖直缝隙24、内部设置左右对称的光孔14的圆板15，该光孔14为上底长、下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、底边短，顶边的左右两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段16连接的四边形；竖直缝隙24延伸至所述梯形、圆形、正方形或四边形内；梯形、正方形、四边形和光栏23的中心点重合，且激光模组2的轴线垂直穿过该中心点。如此一来，锥面镜3的轴线与该中心点偏离不在同一直线上，确切的说是锥面镜3的轴线靠近连接部4，这样可以使得大多数激光通过锥面镜3反射后投射在平行于光幕或幕墙的面上。

图10所示是经光栏23遮挡后的投射的激光光斑的能量分布图，由该图清晰可见，通过光栏23遮挡了图6所示的长轴方向上的光，改变了光功率大的出射激光的部位，使得经锥面镜3投射后的激光光幕的圆弧半径（是以幕墙或光幕的长边的长度为直径，其中心点为圆心）上40°到50°及130°到140°范围内激光能量最高，确保了经常使用区域的光照，避免了杂光的干扰。

由图8可见，壳体1的顶部安装有一平行调节固定支架17，该平行调节固定支架17如图11所示，为一等腰三角板，其顶角处开设有通孔18（两个底角处也各开设有一通孔，以配合顶部的通孔实现定位安装），其底边中心开设有与壳体1顶部的周向弧形槽19卡和的内凹弧形豁口20，该周向弧形槽19如图12所示，其中心设置有一限位槽25，内凹弧形豁口20的中心部位则设置一插入该限位槽25内的突块21，实现卡位安装。采用圆形外壳更易于加工。

通过本实施例提供的加装光栏23的激光光幕用激光器（也成为交互式激光光幕用激光器），可以将出瞳孔左右两侧的激光遮挡，改变经锥面镜3后投射在长方形光幕或幕墙或幕布上的光能量的分布，使得高功率的光分布在人们经常使用的区域，同时消除杂光的干扰，提高使用效率和效果。

Claims (9)

1.一种激光光幕用激光器，包括壳体(1)和沿轴向安装在壳体(1)内的激光模组(2)，其特征在于：所述壳体(1)的右端设置有用以反射所述激光模组(2)的出射激光以投射在平行于幕墙的面上的锥面镜(3)；壳体(1)的右端端部设置有置于所述激光模组(2)出瞳孔处的用以遮挡出瞳孔左右两侧的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离的光栏(23)，从而使穿过该光栏(23)后的出射激光经锥面镜(3)后投射在平行于幕墙的面上的分布于40°～50°范围内和130°～140°范围内的激光的光功率最大；所述光栏(12)为一顶部开设竖直缝隙(24)、内部设置左右对称的光孔(14)的圆板(15)，该光孔(14)为上底长、下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、底边短，顶边的左右两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段(16)连接的四边形；所述竖直缝隙(13)延伸至所述梯形、圆形、正方形或四边形内；所述梯形、正方形、四边形和光栏(12)的中心点重合，且激光模组(2)的轴线垂直穿过该中心点。

2.如权利要求1所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述锥面镜(3)安装在锥面镜固定座(5)上；锥面镜(3)设置在激光模组(2)的出射激光的光路上，且其锥顶朝向激光模组(2)的瞳孔设置；壳体(1)的右端端部通过一连接部(4)与锥面镜固定座(5)连接，锥面镜(3)的轴线平行于激光模组(2)的轴线且朝向所述连接部(4)一侧偏移，使得锥面镜(3)的轴线与激光模组(2)的轴线之间的距离大或等于0mm且小或等于4mm，激光模组(2)的出射激光经该锥面镜(3)反射后自锥面镜固定座(5)与壳体(1)之间的间隙射出。

3.如权利要求2所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述连接部(4)的平行于激光模组(2)的轴向的两个端部之间的夹角大或等于90°，且小或等于180°。

4.如权利要求2所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述锥面镜(3)的轴线与激光模组(2)的轴线之间的距离介于0.3～0.7mm。

5.如权利要求1所述的激光光幕用激光器，其特征在于：壳体(1)右端设置有置于激光模组(2)的出瞳孔的出射光路上的全反射装置(7)、设置在壳体(1)右端且置于该全反射装置(7)的反射光路上的可产生张角大于180°的激光线的锥面镜(3)。

6.如权利要求5所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述全反射装置(7)与激光模组(2)的光轴成45°夹角。

7.如权利要求5所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述全反射装置(7)的反射面(8)上镀有全反射膜。

8.如权利要求5所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述锥面镜(3)的设置使全反射装置(7)的反射光路垂直入射到锥面镜(3)上。

9.如权利要求2所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述锥面镜(3)外套设有一透明罩(6)，该透明罩(6)是一空心玻璃柱，自所述壳体(1)内向外延伸，并将所述锥面镜(3)包围在其中；或该透明罩(6)是一环形玻璃圈，其开口小于连接部(4)的宽度从而卡设在该连接部(4)的宽度范围内的面上，并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固定座(5)与壳体(1)之间的间隙，以将所述锥面镜(3)遮蔽在由锥面镜固定座(5)、壳体(1)、连接部(4)和透明罩(6)的封闭空间内。