CN105514766A - 大角度均匀一字线激光扇面调制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的大角度均匀一字线激光扇面调制装置，设置于屏幕之上，包括一字线激光器组及其固定结构，所述激光器组包括相邻的复数个一字线激光器，从左到右依次固定排列，最左侧的激光器的最左侧的出射光线有水平以上顺时针0-10度的倾角，最右侧的激光器的最右侧的出射光线有水平以上逆时针0-10度的倾角，中间激光器的最左侧出射光线与其左侧相邻激光器的最右侧出射光线的交点、最右侧出射光线与其右侧激光器的最左侧出射光线的交点位于所述屏幕上方。本发明能够形成180～200度的激光扇面，还可以保证整个的激光扇面的均匀性和线性宽度。

Description

大角度均匀一字线激光扇面调制装置

技术领域

本发明属于激光调制装置领域，尤其是涉及一种大角度均匀一字线激光扇面调制装置。

背景技术

随着工业4.0的发展，人机之间的交互也日渐引起各方人们的重视。当前对于人与大屏幕以及超大屏幕之间的交互辅助方式有红外边框，激光雷达，红外一字线激光器等。红外边框需要发光光源与传感器一一对应，较难校准，而且用在大屏幕的尺寸有限，更不适应超大屏幕，并且价格较贵。激光雷达体积较大，且价格非常昂贵。

对于红外一字线激光模组，当前市面上可以通过不同的棱镜实现不同的角度，例如：用柱面镜或柱面镜阵列，可以实现30度、60度、90度、110度、130度、150度等，但是很难实现到180度，而且这种方式产生的一字线均匀性很差，中间的高斯亮斑也不能消除，容易造成误判。

鲍威尔棱镜是一种光学划线棱镜，它使激光束通过后可以最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的激光扇面，并且能消除高斯光束的中心热点和褪色边缘分布。但是鲍威尔棱镜产生的激光扇面最大出射角度只有90度，不能够满足大角度激光扇面的需求。

因此，现有技术存在缺陷，有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以实现大角度、均匀的一字线激光扇面的调制装置，可以用在不同的大屏幕及投影屏幕上，以便通过在大屏幕上投射出一个与屏幕紧贴的相平行的激光平面，辅助实现人与大屏幕以及超大屏幕之间的人机交互。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

大角度均匀一字线激光扇面调制装置，设置于屏幕之上，包括激光器组以及激光器的固定结构，关键在于，所述激光器组包括复数个一字线激光器，从左到右依次固定排列，最左侧的激光器光路的最左侧的出射光线有水平以上顺时针0-10度的倾角，最右侧的激光器光路的最右侧的出射光线有水平以上逆时针0-10度的倾角；

中间激光器光路的最左侧出射光线与其左侧相邻激光器光路的最右侧出射光线的交点，中间激光器光路的最右侧出射光线与其右侧激光器光路的最左侧出射光线的交点，均位于所述屏幕上方。

所述激光器组包括4个出射角度为90度的一字线激光器，从左到右依次称为为第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，所述第一激光器光路上最右侧的光线和第二激光器光路上最左侧的光线形成第一交点，所述第二激光器光路上最右侧的光线和第三激光器光路上最左侧的光线形成第二交点，所述第三激光器光路上最右侧的光线和第四激光器光路上最左侧的光线形成第三交点；

所述第一激光器光路上最左侧的光线有水平以上顺时针0-5度的倾角；所述第四激光器光路上最右侧的光线有水平以上逆时针0-5度的倾角；

所述第一交点、第二交点和第三交点在屏幕以上。

所述激光器的固定结构包括用于夹持单个一字线激光器的激光器夹持架，所述夹持架一侧为平面，包括激光器容纳空间和用于固定激光器的固定螺孔。

所述激光器的固定结构包括前置板，所述前置板上设置与激光器夹持架上的固定孔相匹配的第二螺孔，通过螺钉将所述激光器夹持架固定在所述前置板上。

所述第二螺孔上部为沉孔，下部为螺孔，通过螺钉和弹簧将所述激光器夹持架可调节固定在所述前置板上。

所述激光器的固定结构还包括后置板，所述后置板右上角设置同前置板上的两个第一螺孔相匹配的两个第三螺孔，使用与所述第一螺孔和第三螺孔相匹配的簧片和螺杆将所述前置板和后置板固定连接。

所述前置板在所述两个第一螺孔的中轴线上设置第一凹槽，所述后置板在所述两个第三螺孔的中轴线上设置第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽之间设置钢珠。

所述后置板的左上角和右下角分别设置第四螺孔，所述前置板在与所述第四螺孔相应位置分别设置V型槽和平槽，所述第四螺孔内设置微调螺纹副，分别与所述前置板上的V型槽和平槽相配合，使所述前置板和后置板的可调节连接。

所述一字线激光器包括相连接的激光光源和鲍威尔棱镜。

本发明通过调节固定所述激光器夹持架用的弹簧和螺钉、或者通过调节所述激光器夹持架上用于固定激光器的螺钉，可以实现多个一字线激光器所发出的激光扇面组合成180度以上的均匀激光扇面，易于安装和调试，并且还可以多个结构之间进行叠加，不受限制地拓展屏幕面积。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明激光器夹持架的结构示意图；

图3为本发明前置板的结构示意图；

图4为本发明前置板上设置激光器夹持架，以及激光器夹持架中的激光器的光路结构图；

图5示出本发明后置板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例做详细说明。

本发明公开的一种大角度均匀一字线激光扇面调制装置，如图1所示，包括设置有激光器夹持架110的前置板120，以及同所述前置板120连接的后置板130。所述调制装置通过所述后置板130固定设置在相应屏幕的一侧。

所述激光器夹持架110一侧为平面，包括与所用一字线激光器相匹配的激光器容纳空间111、用于固定所述一字线激光器的激光器固定螺孔112和用于固定所述夹持架110的夹持架固定孔113。所述激光器容纳空间111为通透的孔状，其形状与所用一字线激光器的形状相匹配。优选地，所述激光器容纳空间111略大于所述一字线激光器，容许在所述一字线激光器周边设置弹性缓冲垫片，从而可以通过调节固定激光器的螺钉实现微调出射激光扇面的角度。

所述前置板120，如图3所示，其一角设置两个第一螺孔121，所述第一螺孔121中装入相应的簧片和螺杆，所述簧片和螺杆大小根据所述第一螺孔121的大小确定。所述前置板120还在所述两个第一螺孔的中轴线上设置第一凹槽。所述前置板120上设置与所述夹持架固定孔113相匹配的第二螺孔122，用于固定所述激光器夹持架110。所述第二螺孔122上部为沉孔，下部为螺孔，所述沉孔直径大于所述螺孔直径，通过螺钉和弹簧将所述激光器夹持架110固定在所述前置板120上，所述弹簧设置于沉孔内，弹簧直径应小于沉孔直径并大于螺孔直径，可以通过调节螺钉压紧弹簧来控制所述激光器夹持架110的倾角，从而调节出射激光扇面的角度。所述第二螺孔122的位置和数量与所述激光器夹持架110相匹配，取决于所需激光器的数量、出射角度。

所述后置板130，如图5所示，其右上角设置同所述第一螺孔121相匹配的两个第三螺孔131。所述前置板120上的簧片和螺杆穿过第一螺孔121后，通过后置板130上与其相适配的所述第二孔131与所述后置板130固定连接。所述后置板130还在所述两个第三螺孔131的中轴线上设置第二凹槽132，所述凹槽132的位置与所述前置板120上的第一凹槽相匹配，其中间设置相应大小的钢珠。所述后置板130的左上角和右下角分别设置第四螺孔133，用于设置微调螺纹副。优选地，所述后置板130在所述两个第四螺孔133旁分别设置第五孔（图中未示出），所述前置板120相对应位置也分别设置与所述第五孔相匹配的第六孔（图中未示出），所述第五孔和所述第六孔之间设置拉簧，所述拉簧的设置方式为现有技术，不赘述。

所述后置板130中空，在其底边壁上可以设置与底座或者屏幕连接的第五螺孔134，用于将本发明的装置固定在屏幕周边。

所述前置板120靠近所述后置板130的一侧与所述后置板130上的所述两个第三孔133相对应的位置分别设置V型槽和平槽，所述微调螺纹副分别与所述V型槽和所述平槽相连接，可以实现微调节整个前置板120的俯仰倾斜，即调节整个一字线激光平面的倾斜。

本发明的大角度均匀一字线激光扇面调制装置，在所述前置板120上设置若干个所述激光器夹持架110，通过调节固定所述激光器夹持架110的螺钉和弹簧可以实现每个一字线激光器所发出的激光出射面处于同一平面并组合成大角度均匀的激光扇面。通过调节所述后置板130与屏幕的相对位置和微调所述前置板120的倾斜角，可以使所述激光扇面紧贴并平行于所述屏幕。

本发明通过设置所述激光器夹持架110的相对位置，对激光夹持架110中激光器的光路进行组合，最左侧的激光器夹持架110上激光器最左侧的出射光线有水平以上顺时针0-10度的倾角，相应的最右侧的激光器夹持架110上激光器的最右侧的出射光线有水平以上逆时针0-10度的倾角，中间激光器夹持架110上激光器的最左侧出射光线与其左侧相邻激光器的最右侧出射光线的交点位于或者略低于所述前置板120的下边缘，中间激光器夹持架110上激光器的最右侧出射光线与其右侧激光器的最左侧出射光线的交点位于或者略低于所述前置板120的下边缘。所述前置板120设置于所应用屏幕的上方，使激光器组出射的激光扇面平行于且全覆盖所述屏幕。

作为本发明的一个优选实施例，所使用一字线激光器的激光出射角度为90度，所述激光器夹持架110设置为4个，所述前置板120上设置16个同所激光器夹持架110相适配的第二螺孔122，如图3所示。所述4个激光器夹持架从左到右依次为第一激光器夹持架、第二激光器夹持架、第三激光器夹持架和第四激光器夹持架。所述第一激光器夹持架中激光器的最左侧的光线有水平以上顺时针0-10度的倾角，所述第四激光器夹持架中激光器的最右侧光线有水平以上逆时针0-10度的倾角。所述第一激光器夹持架中激光器最右侧的光线和第二激光器夹持架中激光器最左侧的光线形成第一交点，所述第二激光器夹持架中激光器最右侧的光线和第三激光器夹持架中激光器最左侧的光线形成第二交点，所述第三激光器夹持架中激光器最右侧的光线和第四激光器夹持架中激光器最左侧的光线形成第三交点。本发明使第一交点、第二交点和第三交点位于或略低于所述前置板120的下边缘，如图4所示，安装时通过调节所述后置板130与屏幕的相对位置，使所述前置板120略高于屏幕，从而保证所述第一交点、第二交点和第三交点位于屏幕上方，即可保证激光扇面对屏幕的全覆盖。通过调节固定所述激光器夹持架110的螺钉和弹簧，将所述一字线激光器出射的90度激光扇面调节到一个平面上，组合形成180~200度的激光扇面，而且一字激光线宽均匀性很高，可达90%以上。

做为本发明的另一个优选实施例，所使用的一字线激光器的激光出射角度为60度，所述激光器夹持架设置为5个或6个，每个夹持架上设置一个所述一字线激光器。所述前置板120上设置20或24个同所激光器夹持架110相适配的第二螺孔122。

更进一步，所述一字线激光器包括激光光源和与其相连接的鲍威尔棱镜，将鲍威尔棱镜出射的一字线激光扇面调到一个平面上，形成180～200的激光扇面。

本发明提供的大角度均匀一字线激光扇面调制装置，通过所述前置板120和后置板130的调节，以及固定所述激光器夹持架110的弹簧和螺钉的调节，能够实现180度及以上大角度、均匀的一字线激光扇面，并且易于安装和调试，能够保证出射激光扇面的均匀度和稳定性。对于超大屏幕，单个调制装置出射的激光扇面覆盖光程不足的情况，还可以并排设置多个所述调制装置，以扩大使用面积。

本发明所述大角度均匀一字线激光扇面调制装置可以用到DLP、液晶大屏幕、LED大屏幕上面辅助实现人与屏幕的人机交互。另外，根据具体实施的环境，所述前置板120可以通过粘贴、螺钉或者其他固定方式独立固定在投影幕的上端，不需要通过所述后置板130作为固定结构，同样可以实现辅助投影仪实现人机交互的功能。更进一步，所述激光器夹持架110可以通过粘贴、螺钉或者其他固定方式固定在屏幕上方，不需要所述前置板120和所述后置板130作为固定装置，同样可以实现辅助投影仪实现人机交互的功能。

本发明的大角度均匀一字线激光扇面调制装置的底座还有另外一种形式，所述底座是激光器的固定座，若干个激光器通过各自的固定座固定在屏幕上方。优选的，所述激光器可以是一字线激光器，所述一字线激光器可以包括鲍威尔棱镜，所述一字线激光器分别通过连接器固定。所述一字线激光器下部设置屏幕。所述连接器的方向设置使一字线激光器的射出光路有一定的要求，优选的可以使最左侧的一字线激光器的最左侧光线在水平以上顺时针方向有0-10度的倾角；相应的最右侧的一字线激光器的最右侧光线在水平以上逆时针有0-10度的倾角，中间任一激光器其最左侧光线与其左侧激光器最右侧光线的交点位于屏幕上方。本发明以每个激光器最左侧的光线与最右侧的光线的夹角是90为例进行详细说明。从左到右依次为第一一字线激光器、第二一字线激光器、第三一字线激光器和第四一字线激光器，所述第一一字线激光器最右侧的光线和第二一字线激光器最左侧的光线形成第一交点，所述第二一字线激光器最右侧的光线和第三一字线激光器最左侧的光线形成第二交点，所述第三一字线激光器最右侧的光线和第四一字线激光器最左侧的光线形成第三交点，所述第一交点、第二交点和第三交点在屏幕以上。

以上内容是对本发明创造的优选的实施例的说明，可以帮助本领域技术人员更充分地理解本发明创造的技术方案。但是，这些实施例仅仅是举例说明，不能认定本发明创造的具体实施方式仅限于这些实施例的说明。对本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。

Claims (9)

1.大角度均匀一字线激光扇面调制装置，设置于屏幕之上，包括激光器组以及激光器的固定结构，其特征在于，

所述激光器组包括复数个一字线激光器，从左到右依次固定排列，最左侧的激光器光路的最左侧的出射光线有水平以上顺时针0-10度的倾角，最右侧的激光器光路的最右侧的出射光线有水平以上逆时针0-10度的倾角；

中间激光器光路的最左侧出射光线与其左侧相邻激光器光路的最右侧出射光线的交点，中间激光器光路的最右侧出射光线与其右侧激光器光路的最左侧出射光线的交点，均位于所述屏幕上方。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光器组包括4个出射角度为90度的一字线激光器，从左到右依次称为为第一激光器、第二激光器、第三激光器和第四激光器，所述第一激光器光路上最右侧的光线和第二激光器光路上最左侧的光线形成第一交点，所述第二激光器光路上最右侧的光线和第三激光器光路上最左侧的光线形成第二交点，所述第三激光器光路上最右侧的光线和第四激光器光路上最左侧的光线形成第三交点；

所述第一激光器光路上最左侧的光线有水平以上顺时针0-5度的倾角；所述第四激光器光路上最右侧的光线有水平以上逆时针0-5度的倾角；

所述第一交点、第二交点和第三交点在屏幕以上。

3.根据权利要求1所述的调制装置，其特征在于，所述激光器的固定结构包括用于夹持单个一字线激光器的激光器夹持架，所述夹持架一侧为平面，包括激光器容纳空间和用于固定激光器的固定螺孔。

4.根据权利要求1所述的调制装置，其特征在于，所述激光器的固定结构包括前置板，所述前置板上设置与激光器夹持架上的固定孔相匹配的第二螺孔，通过螺钉将所述激光器夹持架固定在所述前置板上。

5.根据权利要求4所述的调制装置，其特征在于，所述第二螺孔上部为沉孔，下部为螺孔，通过螺钉和弹簧将所述激光器夹持架可调节固定在所述前置板上。

6.根据权利要求4所述的调制装置，其特征在于，所述激光器的固定结构还包括后置板，所述后置板右上角设置同前置板上的两个第一螺孔相匹配的两个第三螺孔，使用与所述第一螺孔和第三螺孔相匹配的簧片和螺杆将所述前置板和后置板固定连接。

7.根据权利要求6所述的调制装置，其特征在于，所述前置板在所述两个第一螺孔的中轴线上设置第一凹槽，所述后置板在所述两个第三螺孔的中轴线上设置第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽之间设置钢珠。

8.根据权利要求6所述的调制装置，其特征在于，所述后置板的左上角和右下角分别设置第四螺孔，所述前置板在与所述第四螺孔相应位置分别设置V型槽和平槽，所述第四螺孔内设置微调螺纹副，分别与所述前置板上的V型槽和平槽相配合，使所述前置板和后置板的可调节连接。

9.根据权利要求1~8之任一项所述的调制装置，其特征在于，所述一字线激光器包括相连接的激光光源和鲍威尔棱镜。