CN106054396A - 一种含有光束整形透镜结构的3d扫描模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，包括模组基座、激光器，模组基座上设置有光束整形透镜准直孔，激光器设置在光束整形透镜准直孔内，光束整形透镜准直孔一侧设置光束整形透镜。本发明的有益效果是：光束整形结构采用一体加工制作而成，制作简单，整体结构稳定，使用该结构可以实现光束整形透镜在封装过程中的无源准直；此外，该结构可以解决透镜在装配过程中可能出现的碰撞和摩擦损伤和粘胶固化过程对于透镜光通面的污染问题；其次，使用该结构可以通过增大原有透镜的粘接面积，提高稳固性，使整个模组光路的可靠性大幅度提高。

Description

一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组
技术领域
本发明涉及激光投影领域，特别涉及一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组。
背景技术
在现有3D扫描模组技术中，如何可靠并且快速的进行光路耦合成为不可逾越的难题。传统的光束整形透镜耦合过程主要采用有源耦合的办法，其效率和可靠性都无法保证。而且装配过程中整形透镜光面裸露在外面，光束整形透镜完成后需要粘接固化，该过程无论是自动还是手动装配都不可避免的会对透镜光面造成损伤和污染。如何可靠高效的耦合整形透镜成为整个3D扫描模组的一项重要技术瓶颈。
发明内容
为了实现上述发明目的，针对传统3D激光扫描模组透镜准直困难工艺复杂，透镜光面无任何保护，容易损伤污染的问题，本发明提供一种3D扫描模组的光束整形透镜结构。
其技术方案为，在原本的光束整形透镜周围增加有准直定位和保护的附属结构。该结构包括：散射光面；汇聚光面；散射光面保护结构；汇聚光面保护结构；整形透镜轴向定位面；整形透镜水平高度定位面。
一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，包括模组基座、激光器，其特征在于，所述模组基座上设置有光束整形透镜准直孔，所述激光器设置在所述光束整形透镜准直孔内，所述光束整形透镜准直孔一侧设置光束整形透镜；
所述光束整形透镜是一体成型的光学透镜，包括长方体的中间部，所述中间部左侧为散射部，右侧为汇聚部，所述激光器发射的光束经所述汇聚部入射，由所述散射部出射；所述光束整形透镜还包括设置在所述散射部两侧的散射光面保护结构，及设置在所述汇聚部外侧的汇聚光面保护结构。所述汇聚部加工为可将所述激光器发射的光束准直为平行光的光学功能面——汇聚光面；所述散射部为可将通过中间部的平行光先汇聚再均匀发散的光学功能面——散射光面。
优选为，所述散射部为柱体，其上下两平面相互平行，所述散射部与所述中间部相连的一侧为平面，另一侧为弧形面；所述散射部的外侧设置所述散射光面保护结构，所述散射光面保护结构的一侧与所述中间部的左侧相连；所述中间部的上下两面为整形透镜水平高度定位面，所述中间部与所述汇聚部同侧的一面为整形透镜轴向定位面；所述汇聚部外侧设置所述汇聚光面保护结构，所述汇聚光面保护结构的一侧与所述中间部的右侧相连。
优选为，所述散射部的两侧设置有散射光面保护结构，所述散射光面保护结构与所述散射部的上下两平面垂直；所述散射光面保护结构的一侧与所述中间部相连；
所述汇聚部的两侧设置有所述汇聚光面保护结构，所述汇聚光面保护结构的一侧与所述中间部相连。
优选为，所述散射光面保护结构与所述汇聚光面保护结构均为环形体，分别环绕在所述散射部的外侧与所述汇聚部的外侧。
优选为，所述散射光面保护结构向左侧延伸的长度超过所述散射部的弧形面左侧的顶点；所述汇聚光面保护结构向右侧延伸的长度超过所述汇聚部右侧的顶点。即所述汇聚光面保护结构其被设置位于汇聚部两侧并且突出于汇聚部,在另一些实例中也可以环绕汇聚部的通光面或者其他形状，其作用都是对汇聚部的通光面保护和防止黏胶接触污染。所述散射光面保护结构其被配置在散射镜部两侧，也可以环绕散射部通光面，其作用都是对散射部的通光面保护和和防止黏胶接触污染。
优选为，所述整形透镜轴向定位面与所述光束整形准直孔的外侧面连接，所述汇聚部的顶点到所述激光器出光口的距离等于所述汇聚部的物方焦距。即所述整形透镜轴向定位面其被配置成该端面和模组基座相接触时，汇聚部的汇聚光面顶点到激光器出光口的距离等于汇聚光面的物方焦点长度,以此来实现无源聚焦过程。
所述汇聚光面保护结构被配置成与所述光束整形透镜准直孔同轴装配，起到准直光路的作用。
所述整形透镜水平高度定位面，其被配置成当其与模组基座相接触时，散射部的散射光面和模组基座的接触面相互垂直。
所述汇聚镜面保护结构和散射镜面保护结构与基座新增的接触面可以被用来进一步增大粘结固话的面积，提高整个模组光路的稳定性。
优选为，所述散射部的上下两平面与所述整形透镜水平高度定位面平行，位于所述中间部上端的所述整形透镜水平高度定位面与所述模组基座上部的内表面连接。
优选为，所述汇聚光面保护结构的外径等于所述光束整形准指孔的内径。
优选为，所述汇聚光面保护结构与散射镜面保护结构做雾化处理。
优选为，所述汇聚光面保护结构和散射镜面保护结构与模组基座的接触面可以被用来涂抹黏胶固化光路。有保护结构时可用于涂抹黏胶的接触面更大，使整体光路结构更稳固。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：光束整形结构采用一体加工制作而成，制作简单，整体结构稳定，使用该结构可以实现光束整形透镜在封装过程中的无源准直；此外，该结构可以解决透镜在装配过程中可能出现的碰撞和摩擦损伤和粘胶固化过程对于透镜光通面的污染问题；其次，使用该结构可以通过增大原有透镜的粘接面积，提高稳固性，使整个模组光路的可靠性大幅度提高。
附图说明
图1为本发明实施例的3D扫描模组主视图。
图2为本发明实施例的3D扫描模组俯视图。
图3为本发明实施例的光束整形透镜结构示意图。
图4为本发明实施例的光束整形透镜主视图。
图5为图4的A-A剖面图。
图6为本发明实施例的光束整形透镜俯视图。
图7为图6的B-B剖面图。
图8为本发明实施例的光束整形透镜左视图。
图9为本发明实施例的光束整形透镜右视图。
图10为本发明实施例的光束整形透镜光路变化示意主视图。
图11为本发明实施例的光束整形透镜光路变化示意俯视图。
其中，附图标记为：102、模组基座；104、激光器；106、光束整形透镜；108、光束整形透镜准直孔；202、散射部；204、汇聚部；206、散射光面保护结构；208、汇聚光面保护结构；210、整形透镜轴向定位面；212、整形透镜水平高度定位面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参见图1至图11，本发明提供一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，包括模组基座102、激光器104、光束整形透镜106、光束整形透镜准直孔108。
其中光束整形透镜106包括：散射部202、中间部、汇聚部204、散射光面保护结构206、汇聚光面保护结构208、整形透镜轴向定位面210、整形透镜水平高度定位面212。
该装置的无源准直实现过程为:激光器104安装在基座102的光束整形透镜准直孔108内，而光束整形透镜106通过其汇聚光面保护结构208与基座102上的光束整形透镜准直孔108耦合实现整个光轴的准直。整形透镜轴向定位面210的作用是当其和模组基座102相接触时，汇聚部204到激光器104的距离等于光学整形透镜的物方焦距，此时整形透镜水平高度定位面212和模组基座102的机壳内侧面相接触完成整个光路耦合过程。
基座102，其材质为金属或者其他导热材料，其作用一是为激光器104提供散热；二是为光束整形透镜106定位，完成光路耦合。
激光器104为半导体激光器，激光器104发射高斯光束，其波长可以是可见光，也可以是红外光。根据实际使用环境选择激光器功率，其出光光束为高斯光束，大小满足汇聚透镜和散射透镜的入射光斑要求。
光束整形透镜106其作用是对激光器104发出的高斯光束进行重新整形，高斯光束依次通过汇聚部204、中间部和散射部202。其中高斯光束在通过汇聚部204后，成为平行光。该平行光通过散射部206后成为先汇聚然后在均匀发散，完成光束整形。
其中汇聚光面保护结构208呈现圆环形状位于汇聚镜面两侧，其作用都是通过突起于汇聚部204起到保护和定位作用。
散射光面保护结构206位于散射部202的两侧并且突出于散射部202，其作用是对于散射部202起保护。
其中整形透镜轴向定位面210，作用是当其和模组基座102相接触时，汇聚部204到激光器104的距离等于光学整形透镜的物方焦距。
其中整形透镜水平高度定位面212，其被配置成当其与基座102相接触时，散射部202的散射光面和基座102的接触面相互垂直。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，包括模组基座(102)、激光器(104)，其特征在于，所述模组基座(102)上设置有光束整形透镜准直孔(108)，所述激光器(104)设置在所述光束整形透镜准直孔(108)内，所述光束整形透镜准直孔(108)一侧设置光束整形透镜(106)；
所述光束整形透镜(106)是一体成型的光学透镜，包括长方体的中间部，所述中间部左侧为散射部(202)，右侧为汇聚部(204)，所述激光器(104)发射的光束经所述汇聚部(204)入射，由所述散射部(202)出射；所述光束整形透镜(106)还包括设置在所述散射部(202)两侧的散射光面保护结构(206)，及设置在所述汇聚部(204)外侧的汇聚光面保护结构(208)。
2.根据权利要求1所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述散射部(202)为柱体，其上下两平面相互平行，所述散射部(202)与所述中间部相连的一侧为平面，另一侧为弧形面；所述散射部(202)的外侧设置所述散射光面保护结构(206)，所述散射光面保护结构(206)的一侧与所述中间部的左侧相连；所述中间部的上下两面为整形透镜水平高度定位面(212)，所述中间部与所述汇聚部(204)同侧的一面为整形透镜轴向定位面(210)；所述汇聚部(204)外侧设置所述汇聚光面保护结构(208)，所述汇聚光面保护结构(208)的一侧与所述中间部的右侧相连。
3.根据权利要求2所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述散射部(202)的两侧设置有散射光面保护结构(206)，所述散射光面保护结构(206)与所述散射部(202)的上下两平面垂直；所述散射光面保护结构(206)的一侧与所述中间部相连；
所述汇聚部(204)的两侧设置有所述汇聚光面保护结构(208)，所述汇聚光面保护结构(208)的一侧与所述中间部相连。
4.根据权利要求2所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述散射光面保护结构(206)与所述汇聚光面保护结构(208)均为环形体，分别环绕在所述散射部(202)的外侧与所述汇聚部(204)的外侧。
5.根据权利要求2所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述散射光面保护结构(206)向左侧延伸的长度超过所述散射部(202)的弧形面左侧的顶点；所述汇聚光面保护结构(208)向右侧延伸的长度超过所述汇聚部(204)右侧的顶点。
6.根据权利要求1-5任一所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述汇聚部(204)为可将所述激光器(104)发射的光束准直为平行光的光学功能面；所述散射部(202)为可将通过中间部的平行光先汇聚再均匀发散的光学功能面；
所述整形透镜轴向定位面(210)与所述光束整形准直孔(108)的外侧面连接，所述汇聚部(204)的顶点到所述激光器(104)出光口的距离等于所述汇聚部(204)的物方焦距。
7.根据权利要求1-6任一所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述散射部(202)的上下两平面与所述整形透镜水平高度定位面(212)平行，位于所述中间部上端的所述整形透镜水平高度定位面(212)与所述模组基座(102)上部的内表面连接。
8.根据权利要求4所述的含有光束整形透镜结构的3D扫描模组，其特征在于，所述汇聚光面保护结构(208)的外径等于所述光束整形准指孔(108)的内径。
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