CN105892044B - 一种形成激光点阵的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种形成激光点阵的系统，所述系统包括：激光光源以及扫描透镜；其中，所述激光光源，用于发射激光；所述扫描透镜，用于以水平往复运动的方式将所述激光出射到扫描位置，形成激光点阵；本发明还提供一种形成激光点阵的方法，通过本发明所述的形成激光点阵的系统及方法，能够有效地在水平位置上实现一维点状扫描。

Description

一种形成激光点阵的方法及系统
技术领域
本发明涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种形成激光点阵的方法及系统。
背景技术
目前，在半导体激光器领域多采用旋转花瓣状的透镜进行点状扫描，如图1所示，但是图1中的花瓣状透镜为塑胶材质，结构复杂，实现点状扫描的过程相对繁琐，成本较高。因此，迫切需要一种结构简单、成本低廉的激光扫描系统。
发明内容
本发明的原理是：激光光源发射出的激光通过水平往复运动的扫描透镜出射到扫描位置，形成一维的激光点阵。
可选的，激光可以在经过快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜的压缩准直后，入射到扫描透镜的入射面；所述扫描透镜的入射面由多个不同角度的微扫描单元构成，由于所述扫描透镜入射面上各微扫描单元的倾斜角度不同，因此相应的，激光经各个微扫描单元折射后获得的折射角度也不同，因此，扫描透镜在一维步进电机的驱动下，能够以水平往复运动的方式将准直后的激光连续以不同的折射角度出射到对应的扫描位置，形成一维激光点阵。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种形成激光点阵的系统，所述系统包括：激光光源以及扫描透镜；其中，所述激光光源，用于发射激光；所述扫描透镜，用于以水平往复运动的方式将所述激光出射到扫描位置，形成激光点阵。
较佳的，所述激光光源包括：半导体激光器、固体激光器、光纤激光器、二氧化碳激光器。
较佳的，所述系统还包括准直透镜；所述准直透镜，用于对所述激光光源发出的激光进行准直；所述准直透镜具体包括快轴准直透镜、和/或慢轴准直透镜；所述快轴准直透镜，用于对所述激光进行快轴准直；所述慢轴准直透镜，用于对所述激光进行慢轴准直。
较佳的，所述扫描透镜的入射面由多个不同角度的微扫描单元构成。
较佳的，所述微扫描单元包括：微三棱镜、和/或微凸面、和/或微凹面。
较佳的，所述扫描透镜的出射面为平面、或柱面、或柱面阵列。
较佳的，所述扫描透镜，具体用于在一维步进电机的驱动下，以水平往复运动的方式将所述激光连续以不同的折射角度出射到扫描位置，形成一维激光点阵。
较佳的，所述系统还包括：整形透镜，所述整形透镜用于对所述扫描透镜出射后的激光进行聚焦。
本发明还提供一种形成激光点阵的方法，所述方法包括：激光通过水平往复运动的扫描透镜出射到扫描位置，形成激光点阵。
本发明还提供一种透镜，所述透镜包括上述方案中的扫描透镜。
本发明提供的形成激光点阵的方法及系统，通过扫描透镜在水平方向上往复运动的方式，有效地实现了一维方向上的激光点状扫描，扫描效果佳，结构简单，成本低，可以广泛地应用在医疗美容（除皱、嫩肤等）、激光扫描检测及工业测量等领域；并且，与现有技术中的花瓣状塑胶透镜相比，本发明中的扫描透镜若也采取塑胶材质的话，该透镜成本约为前者1/3。
附图说明
图1为现有技术中激光扫描的示意图；
图2为本发明实施例一中扫描透镜的示意图；
图3a~3c为本发明实施例一中形成激光点阵的系统的示意图；
图4a~4d为本发明实施例一中形成激光点阵的系统的各角度视图；
图5为本发明实施例二中扫描透镜的示意图；
图6a~6c为本发明实施例二中形成激光点阵的系统的示意图；
图7a~7d为本发明实施例二中形成激光点阵的系统的各角度视图；
图8为本发明实施例三中扫描透镜的示意图；
图9a~9c为本发明实施例三中形成激光点阵的系统的示意图；
图10a~10d为本发明实施例三中形成激光点阵的系统的各角度视图。
附图标号说明：1为激光光源，2为快轴准直透镜，3为慢轴准直透镜，4为扫描透镜，5为整形透镜，6为接收屏。
具体实施方式
本发明实施例中，激光光源发射出的激光通过水平往复运动的扫描透镜出射到扫描位置，形成一维的激光点阵。
可选的，激光可以在经过快轴准直透镜和/或慢轴准直透镜的压缩准直后，入射到扫描透镜的入射面；这里，所述快轴准直透镜和慢轴准直透镜并非是必须的设计，在实际应用中，可以都不使用，可以择一使用，也可以同时使用，并且在同时使用两者时，两者的顺序也可以调换；本发明实施例中，以激光先经过快轴准直透镜，后经过慢轴准直透镜为例进行说明。
所述扫描透镜的入射面由多个不同角度的微扫描单元构成，由于所述扫描透镜入射面上各微扫描单元的倾斜角度不同，因此相应的，激光经各个微扫描单元折射后获得的折射角度也不同，因此，扫描透镜在一维步进电机的驱动下，能够以水平往复运动的方式将准直后的激光连续以不同的折射角度出射到对应的扫描位置，形成一维排列的激光点阵。
需要说明的是，本发明所述微扫描单元可以包括但不限于：微三棱镜、和/或微凸面、和/或微凹面；本发明实施例中，以所述微扫描单元为微三棱镜为例进行说明。
进一步地，本发明所述激光光源可以包括但不限于：半导体激光器、固体激光器、光纤激光器、二氧化碳激光器。
本发明实施例中，形成激光点阵的系统包括：激光光源1、快轴准直透镜2、慢轴准直透镜3、以及扫描透镜4；其中，所述激光光源，用于发射激光；所述快轴准直透镜2用于对所述激光光源发射出的激光进行快轴准直；所述慢轴准直透镜3用于对所述快轴准直后的激光进行慢轴准直；所述扫描透镜4，用于以水平往复运动的方式将所述慢轴准直后的激光出射到扫描位置，形成激光点阵。
本发明实施例中，所述扫描透镜4的入射面由不同角度的微三棱镜构成，也即：所述扫描透镜4的入射面为锯齿形结构。需要说明的是，所述扫描透镜4入射面上的各个微三棱镜的倾斜角度是预先计算好的，以保证入射到各个微三棱镜上的激光能够获得连续的不同角度的折射角；这里，所述微三棱镜只是较佳的一种结构，并非用于限制本发明，比如：在实际应用中，所述扫描透镜4的入射面还可以由不同角度的微凸面、微凹面或其他形式的微单元构成，只要能够保证入射到扫描透镜4入射面上的激光能够获得连续的不同角度的折射角即可；这里，当所述微扫描单元为微凸面或微凹面时，需要预先同时计算好其倾斜角和偏心程度。
可选的，本发明所述扫描透镜4的出射面可以包括但不限于：平面、或柱面、柱面阵列。
下面通过附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
图2为本发明实施例一中扫描透镜的示意图，如图2所示，所述扫描透镜4的入射面由多个不同角度的微三棱镜构成，所述扫描透镜4的出射面为平面。从图中可以明显看出，各微三棱镜的倾斜角度并不相同，这样的设计使得入射到扫描透镜4入射面的激光可以获得各个方向的折射角，为实现水平位置上的一维激光点状扫描奠定了基础。
图3a~3c为本发明实施例一中形成激光点阵的系统的示意图。由图3a~3c可以看出，所述扫描透镜4能够在水平方向上往复运动，驱动所述扫描透镜4水平往复运动的可以是步进式电机，也可以是其他动力设备。各微三棱镜的倾斜角度可以以所述扫描透镜4入射面的中轴为基准呈对称式，即扫描透镜4入射面的中轴左侧某一位置的微三棱镜的倾斜角度与中轴右侧相应位置的微三棱镜的倾斜角度一致，且扫描透镜4入射面中轴处的微三棱镜的倾斜角度为零，即入射面的中轴处为平面结构，因此当激光入射到扫描透镜4入射面的中轴位置时能够实现垂直入射；随着扫描透镜的水平往复运动，当激光入射到其他位置时，激光以相应的折射角出射。经过扫描透镜4折射后的激光入射到整形透镜5进行聚焦压缩，经聚焦压缩之后的激光发射到接收屏6或其他扫描位置。
相对应的，图4a~4d为本发明实施例一中形成激光点阵的系统的各角度视图。具体的，图4a~4c为形成激光点阵系统的主视图，图4d为形成激光点阵系统的左视图或右视图。
实施例二
图5为本发明实施例二中扫描透镜的示意图。如图5所示，所述扫描透镜4的入射面由多个不同角度的微三棱镜构成，所述扫描透镜4的出射面为柱面。
图6a~6c本发明实施例二中形成激光点阵的系统的示意图。由图6a~6c可以看出，所述扫描透镜4在一维步进电机或其他动力设备的驱动下，能够在水平方向上往复运动。各微三棱镜的倾斜角度可以以所述扫描透镜4入射面的中轴为基准呈对称式，即扫描透镜4入射面的中轴左侧某一位置的微三棱镜的倾斜角度与中轴右侧相应位置的微三棱镜的倾斜角度一致，且扫描透镜4入射面中轴处的微三棱镜的倾斜角度为零，即入射面的中轴处为平面结构，因此当激光入射到扫描透镜4入射面的中轴位置时能够实现垂直入射；随着扫描透镜的水平往复运动，当激光入射到其他位置时，激光以相应的折射角出射。需要说明的是，由于本实施例中扫描透镜4的出射面为柱面，该出射面有压缩聚焦的功能，因此，本实施例中形成激光点阵的系统未在扫描透镜4和扫描位置之间增加额外的整形透镜。经扫描透镜4出射面聚焦后的激光发射到接收屏6或其他扫描位置。
相对应的，图7a~7d为本发明实施例二中形成激光点阵的系统的各角度视图。具体的，图7a~7c为形成激光点阵系统的主视图，图7d为形成激光点阵系统的左视图或右视图。
实施例三
图8为本发明实施例三中扫描透镜的示意图。如图8所示，所述扫描透镜4的入射面由多个不同角度的微三棱镜构成，所述扫描透镜4的出射面为柱面阵列。
图9a~9c本发明实施例三中形成激光点阵的系统的示意图。由图9a~9c可以看出，所述扫描透镜4在一维步进电机或其他动力设备的驱动下，能够在水平方向上往复运动。各微三棱镜的倾斜角度可以以所述扫描透镜4入射面的中轴为基准呈对称式，即扫描透镜4入射面的中轴左侧某一位置的微三棱镜的倾斜角度与中轴右侧相应位置的微三棱镜的倾斜角度一致，且扫描透镜4入射面中轴处的微三棱镜的倾斜角度为零，即入射面的中轴处为平面结构，因此当激光入射到扫描透镜4入射面的中轴位置时能够实现垂直入射；随着扫描透镜的水平往复运动，当激光入射到其他位置时，激光以相应的折射角出射。需要说明的是，由于本实施例中扫描透镜4的出射面为柱面阵列，即该出射面由多个微小的柱面构成，该出射面有压缩聚焦的功能，因此，本实施例中形成激光点阵的系统未在扫描透镜4和扫描位置之间增加额外的整形透镜。经扫描透镜4出射面上柱面阵列聚焦后的激光发射到接收屏6或其他扫描位置。
相对应的，图10a~10d为本发明实施例三中形成激光点阵的系统的各角度视图。具体的，图10a~10c为形成激光点阵系统的主视图，图10d为形成激光点阵系统的左视图或右视图。
需要说明的是，本发明实施例中，所述扫描透镜入射面上的微三棱镜的倾斜角度可以以扫描透镜的中轴为基准呈左右对称，但这并不用于限制本发明的技术方案，也即：所述扫描透镜入射面上的微三棱镜的倾斜角度也可以不对称；我们只需预先计算好各微三棱镜的倾斜角度，使得激光经扫描透镜折射后能够获得各个方向的折射角，以保证能够实现水平方向上的一维点状扫描。进一步的，本发明实施例二和实施例三虽未在扫描透镜4和扫描位置之间增加整形透镜，但这并不用于限制本发明的技术方案，在实际应用中，可以根据需要考虑是否在扫描透镜和扫描位置之间增加整形透镜。
本发明还提供一种形成激光点阵的方法，所述方法包括：激光通过水平往复运动的扫描透镜出射到扫描位置，形成激光点阵。
本发明还提供一种透镜，该透镜可以包括本发明实施例中所述的扫描透镜。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种形成激光点阵的系统，其特征在于，所述系统包括：激光光源以及扫描透镜；其中，
所述激光光源，用于发射激光；
所述扫描透镜，用于以水平往复运动的方式将所述激光出射到扫描位置，形成激光点阵；
所述扫描透镜的入射面由多个不同角度的微扫描单元构成；
其中，所述激光光源发射的激光入射到所述扫描透镜入射面上的微扫描单元，经各个微扫描单元折射。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光光源包括：半导体激光器、固体激光器、光纤激光器、二氧化碳激光器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括准直透镜；所述准直透镜，用于对所述激光光源发出的激光进行准直；
所述准直透镜具体包括快轴准直透镜、和/或慢轴准直透镜；所述快轴准直透镜，用于对所述激光进行快轴准直；所述慢轴准直透镜，用于对所述激光进行慢轴准直。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微扫描单元包括：微三棱镜、和/或微凸面、和/或微凹面。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描透镜的出射面为平面、或柱面、或柱面阵列。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扫描透镜，具体用于在一维步进电机的驱动下，以水平往复运动的方式将所述激光连续以不同的折射角度出射到扫描位置，形成一维激光点阵。
7.根据权利要求1至6任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：整形透镜，所述整形透镜用于对所述扫描透镜出射后的激光进行聚焦。
8.一种形成激光点阵的方法，其特征在于，所述方法包括：激光通过水平往复运动的扫描透镜出射到扫描位置，形成激光点阵，其中，所述扫描透镜的入射面由多个不同角度的微扫描单元构成，所述激光光源发射的激光入射到所述扫描透镜入射面上的微扫描单元，经各个微扫描单元折射。
9.一种透镜，其特征在于，所述透镜包括权利要求1至7任一项所述的扫描透镜。
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