CN105364307B - 一种折射式激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种折射式激光扫描装置，包括半导体激光发射源和可旋转的棱镜组合件，所述棱镜组合件后端与旋转驱动装置连接，所述旋转驱动装置与所述半导体激光发射源分别位于所述棱镜组合件的前后两侧面的相同侧或分别位于两侧，所述棱镜组合件包括等分的至少两个棱镜单元，每个所述棱镜单元为单独的透光的棱镜元件，所述半导体激光发射源发射出的激光的方向与旋转驱动装置的轴线方向同向或有夹角，相邻所述棱镜元件的顶角角度有差异。本发明一种折射式激光扫描装置结构简单、光源与驱动装置可以放置同侧，整体体积小，占用空间小、生产工艺简单，控制容易、生产成本低廉、定位简单、可靠性高、操作方便。

Description

一种折射式激光扫描装置

技术领域

本发明涉及一种激光扫描装置，特别是涉及一种主要应用在激光医疗和激光美容方面的折射式激光扫描装置。

背景技术

目前，随着激光技术的高速发展，各种波长的激光层出不穷，更多的光源被用于人体健康及美容产业，利用光的热特性以及人体组织对光波波长的选择吸收特性，有针对性的改变人体内部的组织结构和性能，达到美容、理疗，健康的目的。

将光作用于人体组织，目前广泛采用的技术是用反射式激光振镜扫描，其原理是将反射镜装在摆动电机的轴上，相互垂直放置两组电机，并且两组电极不在同一个平面内，光通过两组反射镜后改变了传输方向，，同时通过控制两个摆动电机在一定角度内摆动，带动两组反射镜的摆动，将光反射相应的角度，投射到要扫描的工作位置，实现光在一定范围内扫描。参见专利号CN2664011。这种扫描的方式必须使光的传输方向和电机轴的方向垂直，需要较复杂的摆动控制系统。这种扫描方式出现较早，技术成熟。优点是定位精度高，速度快，扫描区域形状可控，适合用于较复杂的系统中。缺点是体积较大，空间定位难，成本高，控制系统复杂，操作比较麻烦。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、扫描精度要求不高，光源与驱动装置可以放置同侧或两侧，整体体积小，占用空间小、生产工艺简单，控制容易、生产成本低廉、定位简单、可靠性高、操作方便的折射式激光扫描装置。

本发明的一种折射式激光扫描装置，包括半导体激光发射源和可旋转的棱镜组合件，所述棱镜组合件后端与旋转驱动装置连接，所述旋转驱动装置与所述半导体激光发射源分别位于所述棱镜组合件的前后两侧面的相同侧或分别位于两侧，所述棱镜组合件包括等分的至少两个棱镜单元，每个所述棱镜单元为单独的透光的棱镜元件，所述半导体激光发射源发射出的激光的方向与旋转驱动装置的轴线方向同向或有夹角，相邻所述棱镜元件的顶角角度有差异。

本发明的一种折射式激光扫描装置还可以是：

所述棱镜元件外形为半圆形、扇形、三角形和梯形。

所述棱镜元件后表面为凸曲面、凹曲面或平面。

所述棱镜元件前表面为凸曲面、凹曲面或平面。

所述旋转驱动装置为伺服电机或步进电机，伺服电机或步进电机的旋转轴与所述棱镜组合件的旋转轴固定连接。

所有所述棱镜元件一体成形或相邻所述棱镜元件的左右两个相邻侧面焊接或粘结固定。

所述棱镜元件由有机玻璃、聚碳酸酯、聚氯乙烯、EVA、POE、PP、PET、石英玻璃、冕玻璃、K9玻璃或者火石玻璃材料中的一种制成。

所述半导体激光发射源与所述旋转驱动装置位于所述棱镜组合件相同一侧，或者所述半导体激光发射源与所述旋转驱动装置分别位于所述棱镜组合件前后两侧。

所述棱镜组合件前侧或者后侧设置有反射镜，所述反射镜和所述半导体激光发射源分别位于所述棱镜组合件的两侧。

本发明的一种折射式激光扫描装置，包括半导体激光发射源和可旋转的棱镜组合件，所述棱镜组合件后端与旋转驱动装置连接，所述旋转驱动装置与所述半导体激光发射源分别位于所述棱镜组合件的前后两侧面的相同侧或分别位于两侧，所述棱镜组合件包括等分的至少两个棱镜单元，每个所述棱镜单元为单独的透光的棱镜元件，所述半导体激光发射源发射出的激光的方向与旋转驱动装置的轴线方向同向或有夹角，相邻所述棱镜元件的顶角角度有差异。这样，旋转驱动装置带动棱镜组合件旋转，半导体激光发射源发射出激光，激光经过旋转的棱镜组合件上的具有不同顶角角度的棱镜元件的折射，光轴改变，经过不同顶角的棱镜元件后，出射光的折射角度不同，折射出不同方向的折射光，实现了激光对要扫描预定区域进行周期扫描。整个装置中，仅仅是棱镜组合件需要旋转驱动装置驱动其旋转，根据要扫描的点的位置，变化棱镜单元件的顶角参数，利用可旋转的棱镜组合件中各棱镜元件对激光的不同的折射角度，可以周期性地改变用来折射激光的棱镜元件，即周期性地变化棱镜的顶角参数，实现对需要扫描区域的光扫描。半导体激光发射源与可旋转驱动装置可以位于棱镜组合件的相同一侧，即同时位于前侧或者同时位于后侧；也可以位于棱镜组合件的相对一侧，即一个位于棱镜组合件的前侧，另外一个位于棱镜组合件的后侧。有效节省了空间，缩小了激光扫描装置的体积。另外，至少两个等分的棱镜单元构成棱镜组合件，使得棱镜组合件对入射光的折射角度是随着驱动装置旋转呈周期性变化，方便控制各棱镜折射的激光的作用时间长短以及扫描区域的大小。当然也可以将棱镜元件排布在旋转驱动装置周围，将旋转驱动装置周围环形进行360度等分，根据需要扫描的区域范围以及光停留的时间长短设置多个不同顶角角度的棱镜元件组合成棱镜组合件。使用时更加灵活方便，操作比较简单，方便家庭使用以及其它对精度要求不高的场合。相对于现有技术的优点是：结构简单、光源与驱动装置可以放置同侧，整体体积小，占用空间小、生产工艺简单，控制容易、生产成本低廉、可靠性高、操作方便。

附图说明

图1本发明折射式激光扫描装置实施例扫描示意图。

图2本发明折射式激光扫描装置折射作用部分示意图。

图3本发明折射式激光扫描装置折射作用部分侧视图。

图4本发明折射式激光扫描装置的棱镜组合件左视图。

图5本发明折射式激光扫描装置的图4中的棱镜组合件的半剖图。

图6本发明折射式激光扫描装置图7中的棱镜组合件半剖图。

图7本发明折射式激光扫描装置另一实施例的折射作用部分示意图。

图8本发明折射式激光扫描装置另一实施例的折射作用部分侧视图。

图9本发明折射式激光扫描装置另一实施例的棱镜组合件右视图。

图10本发明折射式激光扫描装置另一实施例扫描示意图。

图号说明

1…半导体激光发射源 2…棱镜组合件 3…反射镜

4…扫描预定区域 5…棱镜元件 6…旋转驱动装置

具体实施方式

下面结合附图的图1至图10对本发明的一种折射式激光扫描装置作进一步详细说明。

本发明的一种折射式激光扫描装置，请参考图1至图10，包括半导体激光发射源1和可旋转的棱镜组合件2，所述棱镜组合件2后端与旋转驱动装置6连接，所述旋转驱动装置6与所述半导体激光发射源1分别位于所述棱镜组合件2的前后两侧面的相同侧或分别位于两侧，所述棱镜组合件2包括等分的至少两个棱镜单元，每个所述棱镜单元为单独的透光的棱镜元件5，所述半导体激光发射源1发射出的激光的方向与旋转驱动装置6的轴线方向同向或有夹角，相邻所述棱镜元件5的顶角角度有差异。这样，旋转驱动装置6带动棱镜组合件2旋转，半导体激光发射源1发射出激光，半导体激光发射源1发射出的激光经过旋转的棱镜组合件2上的具有不同顶角角度的棱镜元件5的后产生折射，光与入射光的传播角度不同。实现激光对预定扫描区域4进行扫描。整个装置中，仅仅是棱镜组合件2需要旋转驱动装置6驱动其旋转，利用可旋转的棱镜组合件2中各棱镜元件5对激光的不同的折射角度进行折射，可以周期性地改变用来折射激光的棱镜元件5，即周期性地变化棱镜的顶角参数，实现扫描预定区域4的光扫描。半导体激光发射源1与可旋转驱动装置6可以位于棱镜组合件2的相同一侧，即同时位于前侧或者同时位于后侧；也可以位于棱镜组合件2的相对一侧，即一个位于棱镜组合件2的前侧，另外一个位于棱镜组合件2的后侧。有效节省了空间，缩小了激光扫描装置的体积。另外，至少两个等分的棱镜单元构成棱镜组合件2，使得棱镜组合件2的折射角度是周期性变化，方便控制各棱镜折射的激光的作用时间长短以及扫描预定区域4的大小。当然也可以将棱镜元件5排布在旋转驱动装置6周围，将旋转驱动装置6周围环形进行360度等分，根据需要扫描的区域范围以及光停留的时间长短设置多个不同顶角角度的棱镜元件5组合成棱镜组合件2。使用时更加灵活方便，操作比较简单，方便家庭使用。相对于现有技术的优点是：结构简单、光源与驱动装置可以放置同侧或两侧，整体体积小，生产工艺简单，控制容易、生产成本低廉、可靠性高、操作方便。

本发明的一种折射式激光扫描装置，请参考图1至图10，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述棱镜元件5外形为半圆形、扇形、三角形和梯形。不同的形状可以组合成不同的外观形状，都可以实现对激光的折射扫描。还可以是所述棱镜元件5后表面为曲面或平面。这样，激光在通过这些棱镜元件5的后表面后进行折射，实现对激光束的准直、聚焦、扩束和发散等功能，进一步扩大激光扫描的灵活性。进一步优选的技术方案为所述棱镜元件5后表面为凸曲面或凹曲面。通过凹曲面或者凸曲面，同步实现对光束的汇聚和发散控制，可以减少整个光路的光学元件数量。还可以的是所述棱镜元件5前表面为曲面或平面。这样，激光在通过这些棱镜元件5的前表面后进行折射，实现对激光束的准直、聚焦、扩束和发散等功能，进一步扩大激光扫描的灵活性。进一步优选的技术方案为所述棱镜元件5前表面为凸曲面或凹曲面。通过凹曲面或者凸曲面，同步实现对光束的汇聚和发散控制，可以减少整个光路的光学元件数量。另外，棱镜元件5前侧和后侧可以不对称，即棱镜元件5可以是梯形环状，也可以是锯齿形状的扇形。根据要扫描的点的数量的多少，可以确定棱镜单元件的形状和大小。例如，如果要扫描A,B二个点，则将棱镜单元间做成2个半圆形的棱镜单元件，其中一个恰好将激光光源发出的光折射到A点，另外一个棱镜单元件恰好把激光光源发出的光折射到B点，当电机旋转时，光斑就会在A点和B点两点间来回变化。当要扫描的点为3个点时，可以把棱镜组合扫描件分为120度的三片单元件棱镜，近似作为扇形形状。要扫描的点越多，则扇形形状越小。图6中以扫描12个点为例图。

本发明的一种折射式激光扫描装置，请参考图1至图10，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述旋转驱动装置6为伺服电机或步进电机，伺服电机或步进电机的旋转轴与所述棱镜组合件2的中心固定连接。选用这两种电机的优点是控制方便，只要给定一定的电流就可以使其以一定的速率转动。不像摆动电机那样，需要复杂的控制电路和系统。另外还可以是所有所述棱镜元件5一体成形或相邻所述棱镜元件5的左右两个相邻侧面焊接或粘结固定。即整个的棱镜组合件2可以是多个棱镜元件5一体成形的，也可以是单个的多个棱镜元件5焊接或粘结而成，即相邻两个棱镜元件5的相邻侧面焊接在一起。

本发明的一种折射式激光扫描装置，请参考图1至图10，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述棱镜元件5由有机玻璃、聚碳酸酯、聚氯乙烯、EVA、POE、PP、PET、石英玻璃、冕玻璃、K9玻璃或者火石玻璃材料中的一种制成。其中EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物化学品英文名称：ethylene-vinyl acetate copolymer，分子式：(C₂H₄)x(C₄H₆O₂)y。而POE是采用茂金属催化剂的乙烯和辛烯实现原位聚合的热塑性弹性体。PP是聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其是乳白色或浅黄色高度结晶性的聚合物，表面平滑而有光泽。K9玻璃是由K9材料制成的玻璃。K9的组成如下：SiO₂＝69.13％，B₂O₃＝10.75％，BaO＝3.07％，Na₂O＝10.40％，K₂O＝6.29％，As₂O₃＝0.36％。可以根据所要传输控制的激光的波长和能量，选用不同的光学材料。例如低功率的激光可以采用有机材料压铸的棱镜，而传输控制高功率的激光需要有较高损伤阈值的光学材料。

本发明的一种折射式激光扫描装置，请参考图1至图10，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述半导体激光发射源1与所述旋转驱动装置6位于所述棱镜组合件2相同一侧，或者所述半导体激光发射源1与所述旋转驱动装置6分别位于所述棱镜组合件2前后两侧。这样根据需要扫描的区域和棱镜组合件2的各棱镜元件5的顶角角度，可以设置半导体激光发射源1与旋转驱动装置6同侧还是相对侧。更加灵活方便，激光扫描调节更加精确。还可以是所述棱镜组合件2前侧中间为内凹形状。这样，半导体激光发射源1前端可以伸入棱镜组合件2的中间内凹处，激光发射更多地被棱镜组合件2折射后反射，扫描时的光电强度更大，效果更好。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种折射式激光扫描装置，其特征在于：包括半导体激光发射源和可旋转的棱镜组合件，所述棱镜组合件后端与旋转驱动装置连接，所述旋转驱动装置与所述半导体激光发射源位于所述棱镜组合件的前后两侧面的两侧，所述棱镜组合件包括等分的至少两个棱镜单元，每个所述棱镜单元为单独的透光的棱镜元件，所述半导体激光发射源发射出的激光的方向与旋转驱动装置的轴线方向有夹角，相邻所述棱镜元件的顶角角度有差异，所述棱镜组合件前侧中间为内凹形状，所述半导体激光发射源前端伸入棱镜组合件的中间内凹处。

2.根据权利要求1所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述棱镜元件外形为半圆形、扇形、三角形和梯形。

3.根据权利要求1所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述棱镜元件后表面为凸曲面、凹曲面或平面。

4.根据权利要求1所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述棱镜元件前表面为凸曲面、凹曲面或平面。

5.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述旋转驱动装置为伺服电机或步进电机，伺服电机或步进电机的旋转轴与所述棱镜组合件的旋转轴固定连接。

6.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所有所述棱镜元件一体成形或相邻所述棱镜元件的左右两个相邻侧面焊接或粘结固定。

7.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述棱镜元件由有机玻璃、聚碳酸酯、聚氯乙烯、EVA、POE、PP、PET、石英玻璃、冕玻璃、K9玻璃或者火石玻璃材料中的一种制成。

8.根据权利要求1至4任意一个权利要求所述的一种折射式激光扫描装置，其特征在于：所述棱镜组合件前侧或者后侧设置有反射镜，所述反射镜和所述半导体激光发射源分别位于所述棱镜组合件的两侧。