CN108808439B - 一种具有对准调节装置的半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本发明在此提供一种具有对准调节装置的半导体激光器；具有套筒、尖端紧定、焦距调节螺丝、凸透镜、弹簧、半导体激光管，激光器安装于圆孔形载体内，以头部为转点，尾部可做二维移动调节，改变出光角度，使光束对准。增加套筒尾部的长度，提高调节精度；增加套筒尾部厚度，使之可安装调节机构，调节机构为位于尾部对称分布的三棵尖端紧定；套筒尾部呈喇叭状开口，使螺丝刀有空间伸入并调节每个紧定。本发明可以在小尺寸空间下实现单个半导体激光器发射的光点在远端位置二维可调，实现对准。这个功能可用于需要密集布置激光发射器且光束需对准的应用，如线阵激光束扫描物体实现外形尺寸测量和成像的设备中。

Description

一种具有对准调节装置的半导体激光器

技术领域

本发明涉及一种半导体激光器，具体来讲是一种具有对准调节装置的半导体激光器。

背景技术

线阵激光器在一个垂直位置可测得物体一维投影图像和尺寸，垂直移动线阵进行扫描，可测得物体正面二维投影图像和尺寸数据；如图1。

要提高测量精度，就要减少激光器横面尺寸。减少了横面尺寸，生产和安装激光光束对准装置就很困难。

目前由于半导体激光器的发展非常迅速，生产工艺越来越完善，市面上价格也很低，有些低至0.7元人民币，因此为其在测量领域的大规模应用提供了基础。特别是在人体尺寸的测量上优点很多，可用于人体三维建模。这个市场前景广阔。

那么，解决小尺寸激光对准调节装置的技术就是能否拓展半导体激光器应用的关键点。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种具有对准调节装置的半导体激光器；本发明可以在小尺寸空间下实现单个半导体激光器发射光束角度二维可调节，使其光点在远端对准位置是固定的接收器。这个功能可用于需要密集布置激光发射器且光束需对准的应用，如线阵激光束扫描物体实现外形尺寸测量和成像的设备中。

本发明是这样实现的，构造一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：具有套筒、焦距调节螺丝、凸透镜、弹簧、半导体激光管、尖端紧定，激光器具有发射细线状激光束和使激光束在远处的光点对准功能；对准调节方式是：激光器安装于有圆孔的载体的孔内，头部抵紧载体的出光孔位置，呈锥面接触，可做二维转动，由尾部抵紧；套筒尾部在载体孔内横面位置可调节，通过调节机构使尾部做二维移动，从而调节了激光的出光角度，实现远处的光点对准。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：增加套筒尾部的长度，增加了杆臂的长度，杆臂越长，调节激光出光角度的精度越高；增厚了套筒的尾部，使尾部可安装二维调节机构。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：二维调节机构是安装在套筒尾部的三颗尖端紧定，呈等角分布，角度为120°，位于喇叭口的内边缘处；旋转紧定可使其在套筒外的长度伸缩；根据3点可确定一个平面位置的原理，改变3颗紧定伸出的长度可使套筒尾部在载体孔内做二维移动；激光器阴极由导线从套筒尾部引出，阳极连接于筒尾壳体。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：套筒尾部增加厚度，其意义在于：套筒横切面是圆环形且厚，因此结构强度大。用其做固定支点，易实现紧固固定，使其激光出光角度稳定。 安装三颗尖端紧定，其呈等角分布，其意义在于：三颗尖端紧定的调节空间是共用的，从而节省了装置的体积；且每个紧定的上方空间互不阻挡，使螺丝刀的插入有操作空间；见图4。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：尖端紧定的前端是锥尖形。紧定尾部采用内6角结构。前端是锥尖形，其意义在于：紧定前端尖头可以小部分钻入载体壁，实现卡紧。 紧定尾部采用内6角结构，其意义在于：紧定省去了螺丝帽，螺丝可以钻入套筒螺孔内，增加了螺丝行程，占用空间最少，见图6。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：套筒尾部呈喇叭形状。其意义在于：为内六角螺丝刀旋转紧定操作提供了空间，见图5。内六角螺丝刀为非标，刀柄与刀头弯成90~120°的角度，见图6，可实现伸入和调节，见图7。

根据本发明所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：激光器对准调节方法如下：

1）、在载体上安装好有调节装置的激光器，初始3个紧定都以相同长度抵紧载体内壁；

2）、给激光器加工作电压，在目标附近形成一个光点；

3）、目测光点偏离目标的方向，配合调节3个紧定，反方向的伸长，同方向的缩短，使装置尾部向偏离目标的方向移动，直到光点与目标重合；见图8。

本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种具有对准调节装置的半导体激光器，本专利可以在小尺寸空间下，实现半导体激光光束对准；具有如下改进及优点：

其一，在普通半导体激光器的尺寸上增加套筒尾部的长度。激光器的发光结构同普通的基本相同，主要组成为：套筒、焦距调节螺丝、凸透镜、弹簧、半导体激光管，见图2；增加套筒尾部的长度，其意义在于：增加了杆臂长度，以头部为转点，尾部二维移动调节，杆臂越长，调节激光出光角度的精度越高。

其二，对准调节装置安装于有圆孔的载体的孔内，见图2；头部抵紧载体的出光孔位置，呈锥面接触，可做二维转动，由尾部抵紧。套筒尾部在载体孔内横面位置可调节，通过尾部位置二维移动调节，来改变激光出光角度。

其三，对于本专利来讲，套筒尾部增加厚度，使之可以安装尖端紧定（顶丝）。三颗紧定，呈等角分布，角度为120°，旋转紧定可使其在套筒外的长度伸缩，从而改变套筒在载体孔内的相对位置；见图3。激光器阴极由导线从套筒尾部引出，阳极连接于筒尾壳体。其四，套筒尾部增加厚度，其意义在于：套筒横切面是圆环形且厚，因此结构强度大。用其做固定支点，易实现紧固固定，使其激光出光角度稳定。其五，安装三颗尖端紧定，其呈等角分布，其意义在于：三颗尖端紧定的调节空间是共用的，从而节省了装置的体积；且每个紧定的上方空间互不阻挡，使螺丝刀的插入有操作空间；见图4。

其六，尖端紧定的前端是锥尖形，紧定尾部采用内6角结构；前端是锥尖形，其意义在于：紧定前端尖头可以小部分钻入载体壁，实现卡紧。紧定尾部采用内6角结构，其意义在于：紧定省去了螺丝帽，螺丝可以钻入套筒螺孔内，增加了螺丝行程，占用空间最少，见图6。

其七，套筒尾部呈喇叭形状，套筒尾部呈喇叭形状，其意义在于：为内六角螺丝刀旋转紧定操作提供了空间，见图5；内六角螺丝刀为非标，刀柄与刀头弯成90~120°的角度，见图6，可实现伸入和调节，见图7。

附图说明

图1是线阵激光器顶视图；

图2A是激光器后视图；

图2B是激光器侧截面视图；

图3是半导体激光器对准调节装置侧面图；

图4是半导体激光器对准调节装置顶视图；

图5是内六角螺丝刀旋转紧定操作示意图；

图6A是尖端紧定侧面图；

图6B是尖端紧定顶视图；

图6C是内六角螺丝刀底视图；

图6D是内六角螺丝刀侧面图；

图7是半导体激光器对准调节装置调节示意图（螺丝刀伸入）；

图8-图9是调节操作示意图。

其中：线阵激光发射器1A，单个激光发射器1B，激光束1C，被测物体1D，线阵激光接收器1E，正面投射阴影图像和尺寸1F，

套筒1（套筒为激光器阳极），焦距调节螺丝2，凸透镜3，弹簧4，半导体激光管5，出光孔6，锥面接触7，尖端紧定8（三颗等角分布），激光器阴极导线9，半导体激光器部分10，紧定内六角螺丝刀调节处11，内6角结构12，圆形孔载体13，尾部呈喇叭形状14，内六角螺丝刀15。

具体实施方式

下面将结合附图1-图9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种具有对准调节装置的半导体激光器，本专利可以在小尺寸空间下，实现半导体激光光束对准。

在普通半导体激光器的尺寸上增加套筒尾部的长度。激光器的发光结构同普通的基本相同，主要组成为：套筒1、焦距调节螺丝2、凸透镜3、弹簧4、半导体激光管5，见图2。本专利中，增加套筒尾部的长度，其意义在于：增加了杆臂长度，以头部为转点，尾部二维移动调节，杆臂越长，调节激光出光角度的精度越高。

对准调节装置安装于有圆孔的载体13的孔内，见图2；头部抵紧载体的出光孔6位置，呈锥面接触，可做二维转动，由尾部抵紧。套筒尾部在载体孔内横面位置可调节，通过尾部位置二维移动调节，来改变激光出光角度。

对于本专利来讲，套筒尾部增加厚度，使之可以安装尖端紧定8（顶丝）。三颗紧定，呈等角分布，角度为120°，旋转紧定可使其在套筒外的长度伸缩，从而改变套筒在载体孔内的相对位置；见图3。激光器阴极由导线9从套筒尾部引出，阳极连接于筒尾壳体。 套筒尾部增加厚度，其意义在于：套筒横切面是圆环形且厚，因此结构强度大。用其做固定支点，易实现紧固固定，使其激光出光角度稳定。安装三颗尖端紧定8，其呈等角分布，其意义在于：三颗尖端紧定的调节空间是共用的，从而节省了装置的体积；且每个紧定的上方空间互不阻挡，使螺丝刀的插入有操作空间；见图4。

尖端紧定8的前端是锥尖形，紧定尾部采用内6角结构12。前端是锥尖形，其意义在于：紧定前端尖头可以小部分钻入载体壁，实现卡紧。紧定尾部采用内6角结构，其意义在于：紧定省去了螺丝帽，螺丝可以钻入套筒螺孔内，增加了螺丝行程，占用空间最少，见图6。

套筒尾部呈喇叭形状14，套筒尾部呈喇叭形状，其意义在于：为内六角螺丝刀旋转紧定操作提供了空间，见图5。内六角螺丝刀为非标，刀柄与刀头弯成90~120°的角度，见图6，可实现伸入和调节，见图7。

激光对准可调节的原理：根据数学原理，3点可确定一个平面位置，由于每个紧定的一端是顶紧载体孔壁的，是固定的，改变3颗紧定伸出的长度，实际上就是改变紧定在套筒尾部3个连接点的空间位置，因此套筒尾部位置就可确定。配合调节3颗紧定伸出的长度，就可使套筒尾部在载体孔内做二维移动，见图9。由于装置的头部是不可移动只可转动，尾部可二维移动，发射出去的激光束就是二维角度可调节的，角度二维可调，落在远处的光点位置就是二维可调节的。

激光器对准调节方法如下：

1）、在载体上安装好有调节装置的激光器，初始3个紧定都以相同长度抵紧载体内壁；

2）、给激光器加工作电压，在目标附近形成一个光点；

3）、目测光点偏离目标的方向，配合调节3个紧定，反方向的伸长，同方向的缩短，使装置尾部向偏离目标的方向移动，直到光点与目标重合。见图8

装置的主要参数及计算方法如下：如图9；

a:光点最大可调区域直径； b:激光发射器与接收器的距离； c:装置的长度； d:装置在载体中间时二者的间隙长度； e:套筒内径； f:套筒外径； g:载体孔径； 光点最大可调区域直径计算法：a≈2x(b*d/c)；

在实际应用中，普通的参数取值如下：

b:激光发射器与接收器的距离,2000mm；

c:激光器对准调节装置的长度,18mm；

d:调节装置在载体中间时二者的间隙长度,0.5mm；

e:套筒内径,4mm；

f:套筒外径,7mm；

g:载体孔径,8mm；

激光器外径，6mm；

激光束外径，3mm；

光点最大可调区域直径为：a=2x(2000*0.5/18)=111 mm；

相当于可以纠偏光轴偏差4°左右的半导体激光器。

主要用途：在小尺寸空间下实现单个半导体激光器发射光束角度二维可调节，使其光点在远端对准位置是固定的接收器。这个功能可用于需要密集布置激光发射器且光束需对准的应用，如线阵激光束扫描物体实现外形尺寸测量和成像的设备中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：具有套筒（1）、焦距调节螺丝（2）、凸透镜（3）、弹簧（4）、半导体激光管（5）、尖端紧定（8），激光器具有发射细线状激光束和使激光束在远处的光点对准功能；

所述半导体激光器增加套筒（1）尾部的长度，增加了杆臂的长度，杆臂越长，调节激光出光角度的精度越高；增厚了套筒的尾部，使尾部可安装二维调节机构；

二维调节机构是安装在套筒尾部的三颗尖端紧定（8），呈等角分布，角度为120°，位于喇叭口的内边缘处；旋转紧定可使其在套筒外的长度伸缩；根据3点可确定一个平面位置的原理，改变3颗紧定伸出的长度可使套筒尾部在载体孔内做二维移动；激光器阴极由导线（9）从套筒尾部引出，阳极连接于筒尾壳体；

尖端紧定（8）的前端是锥尖形；紧定尾部采用内6角结构（12）；前端是锥尖形的作用是可以小部分钻入载体壁，实现卡紧；紧定尾部采用内6角结构（12）的好处是紧定省去了螺丝帽，螺丝可以钻入套筒螺孔内，增加了螺丝行程，占用空间最少；

套筒（1）尾部呈喇叭形状（14），其好处是为内六角螺丝刀（15）旋转紧定操作提供了空间，内六角螺丝刀的刀柄与刀头弯成90~120°的角度，可实现伸入和调节；

对准调节方式是：激光器安装于有圆孔的载体（13）的孔内，头部抵紧载体的出光孔（6）位置，呈锥面（7）接触，可做二维转动，由尾部抵紧；套筒尾部在载体孔内横面位置可调节，通过调节机构使尾部做二维移动，从而调节了激光的出光角度，实现远处的光点对准；

所述激光器对准调节方法如下：1）、在载体上安装好有调节装置的激光器，初始3个紧定都以相同长度抵紧载体内壁；2）、给激光器加工作电压，在目标附近形成一个光点；3）、目测光点偏离目标的方向，配合调节3个紧定，反方向的伸长，同方向的缩短，使装置尾部向偏离目标的方向移动，直到光点与目标重合。

2.根据权利要求1所述一种具有对准调节装置的半导体激光器，其特征在于：套筒（1）尾部增加厚度，套筒（1）横切面是圆环形且厚，因此结构强度大；用其做固定支点，易实现紧固固定，使其激光出光角度稳定。