CN115236825B - 用于激光模组的调焦模块、准直设备和准直系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于激光模组的调焦模块以及具有其的准直设备与准直系统，调焦模块包括第二支座、旋转电机、第一轮圈组件、夹具组件以及弹性元件。旋转电机设置至第二支座，并且旋转电机的输出轴连接第一轮圈组件。第一轮圈组件和夹具组件同轴连接，夹具组件用于夹持透镜的固定托。在旋转电机的驱动下，第一轮圈组件能够围绕旋转轴线旋转，并且带动夹具组件绕旋转轴线同步旋转，从而实现转动激光模组的透镜托，便于激光模组的准直调节。在第一轮圈组件和夹具组件的夹持端头之间设置有弹性元件，用于将夹持端头朝向远离第一轮圈组件的方向偏置，从而能够很好地保护激光模组透镜。本发明的准直设备和准直系统具有相同的有益效果。

Description

用于激光模组的调焦模块、准直设备和准直系统

技术领域

本发明涉及成像技术领域，具体地，涉及一种用于激光模组的调焦模块以及具有其的准直设备与准直系统。

背景技术

激光模组的准直是通过旋转调节透镜托与激光光源之间的距离，使激光束照射在固定屏幕上的光斑最小。当前通常由人工完成，通过目视激光光斑的大小，手动旋转透镜托，使光斑尺寸最小。也有一些用于测量激光光斑尺寸的仪器，但调节仍然是手工完成。

基于人工判定的调焦方法通常受到用户的主观影响，因而影响调焦精度和结果的可靠度。因此，需要提供一种用于激光模组的调焦模块以及具有其的准直设备与准直系统以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的第一方面提供了一种用于激光模组的调焦模块，所述激光模组包括激光光源和透镜，所述透镜围绕所述激光的光轴可旋转，当所述透镜旋转时所述透镜还沿所述激光的光轴方向相对于所述激光光源可移动，以实现对激光光束的准直，所述调焦模块包括：

第二支座；

旋转电机，设置至所述第二支座；

第一轮圈组件，所述第一轮圈组件连接至所述旋转电机的输出轴，使得所述第一轮圈组件在所述旋转电机的驱动下围绕旋转轴线可旋转；

夹具组件，所述夹具组件包括用于夹持所述透镜的固定托的夹持端头，所述夹具组件与所述第一轮圈组件同轴连接，使得所述夹具组件围绕所述旋转轴线可旋转，从而带动所述固定托旋转；和

弹性元件，所述弹性元件设置在所述第一轮圈组件与所述夹持端头之间，用于将所述夹持端头朝向远离所述第一轮圈组件的方向偏置。

在本发明中，旋转电机驱动第一轮圈组件围绕旋转轴线旋转，并带动夹具组件绕旋转轴线进行同步旋转，从而实现转动激光模组的透镜的固定托，实现激光模组的准直调节。并且设置在第一轮圈组件和夹持端头之间的弹性元件，一方面能够将夹持端头朝向远离第一轮圈组件的方向偏置，使夹持端头抵紧透镜托，另一方面能够起到缓冲作用，在夹持端头与透镜的固定托接触时保护夹持端头和激光模组。

可选地，所述第一轮圈组件、所述夹具组件和所述弹性元件均设置有沿所述旋转轴线方向延伸的通孔。

在本发明中，在进行准直时，旋转轴线的延伸方向也即激光模组的光轴的延伸方向，第一轮圈组件和夹具组件的通孔构成用于激光光束通过的通透结构，使激光光束的传播不受阻碍。

可选地，所述弹性元件包括弹簧。

本发明中，弹性元件结构简单、易实施。

可选地，所述夹具组件包括：

第二轮圈，所述第二轮圈在所述第一轮圈组件的一侧连接至所述第一轮圈组件，所述第二轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的第二通孔，所述第二通孔包括朝向所述第一轮圈组件的第一端和与所述第一端相反的第二端；和

准直夹具，所述准直夹具设置在所述第二通孔中，所述准直夹具包括沿所述旋转轴线方向延伸的第三通孔，

其中，所述夹持端头设置至所述准直夹具，并至少部分地从所述第二通孔的所述第二端伸出，

其中，所述第二轮圈与所述准直夹具中的一个设置有键，所述第二轮圈与所述准直夹具中的另一个设置有用于容纳所述键的键槽，使得所述第二轮圈与所述准直夹具围绕所述旋转轴线同步转动。

在本发明中，第二轮圈连接至第一轮圈组件，以与第一轮圈组件同步转动，准直夹具与第二轮圈键合连接，以与第二轮圈同步转动，从而准直夹具与第一轮圈组件同步转动。

可选地，所述第二通孔构造为包括台阶结构，使得所述第一端的第一内径大于所述第二端的第二内径，

所述准直夹具的外周表面设置有凸缘，所述凸缘的外径大于所述第二内径和所述弹簧的外径，所述凸缘的外径小于所述第一内径，

所述弹簧设置在所述凸缘与所述第一轮圈组件之间。

在本发明中，准直夹具不会从第二通孔的第二端脱出。

可选地，所述第一轮圈组件的朝向所述第二轮圈的一侧设置有凹陷部，用于容纳所述第二轮圈，所述弹簧设置在所述凸缘与所述凹陷部的底壁之间。

在本发明中，弹簧被稳定地夹持在准直夹具与第一轮圈组件之间。

可选地，所述准直夹具还包括肩部，所述肩部设置在所述凸缘与所述夹持端头之间，其中，所述准直夹具在所述肩部处的外径大于所述准直夹具在所述夹持端头处的外径、小于所述准直夹具在所述凸缘处的外径。

本发明中，准直夹具的夹持端头处具有较小的外径，以适应于激光模组的尺寸。准直夹具的除夹持端头以外的部分具有相对大的外径，可以加强准直夹具的强度，也在一定程度有利于设置其他相关结构。

可选地，所述键设置至所述准直夹具，所述键槽设置至所述第二轮圈，所述键槽为沿所述旋转轴线的方向的通槽。

在本发明中，准直夹具在弹簧的作用下，可以在第二通孔中沿旋转轴线的方向运动。

可选地，所述第一轮圈组件包括：

传动轮圈，所述传动轮圈设置至所述第二支座，所述传动轮圈连接至所述旋转电机的输出轴，使得所述传动轮圈在所述旋转电机的驱动下围绕所述旋转轴线可旋转，所述传动轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的传动轮圈通孔；和

第一轮圈，所述第一轮圈同轴连接至所述传动轮圈，以与所述传动轮圈相对于所述旋转轴线同步转动，所述第一轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的第一通孔。

进一步地，所述调焦模块还包括传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括多个相互啮合的传动齿轮，其中，所述多个传动齿轮包括：

输入齿轮，所述输入齿轮与所述旋转电机的输出轴同轴连接，并随所述输出轴同步转动；和

输出齿轮，所述输出齿轮设置至所述传动轮圈，以使所述传动轮圈被所述旋转电机驱动旋转。

进一步地，所述第一通孔、所述第三通孔和所述轮圈通孔共轴，并且所述输出轴的轴线偏离所述第一通孔的轴线。

在本发明中，采用传动齿轮组件和传动轮圈带动第一轮圈组件、第二轮圈和准直夹具绕旋转轴线转动，第一通孔的轴线、第三通孔的轴线和轮圈通孔的轴线与旋转轴线重合。

可选地，所述固定托包括凹槽，所述夹持端头包括与所述凹槽匹配的凸起。

在本发明中，凹槽和凸起的设置是为了方便夹持端头与透镜的固定托卡紧，以便于准直夹具旋转时能够带动固定托同步转动。

可选地，所述调焦模块还包括编码器，所述编码器设置至所述旋转电机，用于检测所述旋转电机的输出轴的旋转角度。

在本发明中，通过编码器检测旋转电机的输出轴的旋转角度，从而获取激光模组在准直调节过程中角度调节的精确数据。

本发明的第二方面提供一种用于激光模组的准直设备，所述激光模组包括激光光源和透镜，所述透镜围绕所述激光的光轴可旋转，当所述透镜旋转时所述透镜还沿所述激光的光轴方向相对于所述激光光源可移动，以实现对激光光束的准直，所述准直设备包括：

基座；

夹持模块，所述夹持模块连接至所述基座，用于夹持所述激光模组，并使得所述激光光源相对于所述基座不可移动；和

根据上述任意技术方案所述的调焦模块，所述调焦模块设置至所述基座，所述调焦模块与所述夹持模块相对设置，用于旋转所述固定托，其中所述夹持端头朝向所述夹持模块。

在本发明中，夹持模块和调焦模块相对设置于基座上，夹持模块夹住激光模组，使激光光源相对不动，夹持端头朝向夹持模块设置，只需要调节调焦模块即可实现激光模组的准直调节，用户操作方便，且准直效率高。其中，调焦模块的旋转电机驱动第一轮圈组件围绕旋转轴线旋转，并带动夹具组件绕旋转轴线进行同步旋转，从而实现转动激光模组的透镜的固定托，实现激光模组的准直调节。并且设置在第一轮圈组件和夹持端头之间的弹性元件，一方面能够将夹持端头朝向远离第一轮圈组件的方向偏置，使夹持端头抵紧透镜托，另一方面能够起到缓冲作用，在夹持端头与透镜的固定托接触时保护夹持端头和激光模组。

可选地，所述准直设备还包括：

丝杠，所述丝杠设置至所述基座并沿所述旋转轴线的方向延伸；和

驱动电机，所述驱动电机设置至所述基座，用于驱动所述丝杠转动，

其中，所述夹持模块连接至与所述丝杠匹配的丝杠螺母。

在本发明中，通过驱动电机、丝杠和丝杠螺母实现夹持模块相对于基座位置可调，从而使夹持模块靠近调焦模块，使夹持端头坚持住透镜的固定托。

或者可选地，所述准直设备还包括：

齿条，所述齿条沿所述旋转轴线的方向延伸；

驱动齿轮，所述驱动齿轮设置至所述基座，所述驱动齿轮与所述齿条啮合；

驱动电机，所述驱动电机设置至所述基座，所述驱动电机用于驱动所述齿轮转动，

其中，所述齿条连接至所述夹持模块。

在本发明中，还可以通过齿条、驱动齿轮和驱动电机实现夹持模块相对于基座位置可调，从而使夹持模块靠近调焦模块，使夹持端头坚持住透镜的固定托。

本发明的第三方面提供一种用于激光模组的准直系统，包括：

根据上述任意技术方案所述的准直设备；

成像模块，所述成像模块用于拍摄所述激光模组的投射光并形成投射图案；和

控制模块，所述控制模块耦连至所述成像模块和所述旋转电机，所述控制模块配置为控制所述成像模块实时采集所述投射光，并根据所述投射图案控制所述旋转电机工作，以使所述激光光源发射的激光被准直。

在本发明中，通过监测激光模组的投射光指导调焦准直过程，可以将激光模组精确准直。其中，调焦模块的旋转电机驱动第一轮圈组件围绕旋转轴线旋转，并带动夹具组件绕旋转轴线进行同步旋转，从而实现转动激光模组的透镜的固定托，实现激光模组的准直调节。并且设置在第一轮圈组件和夹持端头之间的弹性元件，一方面能够将夹持端头朝向远离第一轮圈组件的方向偏置，使夹持端头抵紧透镜托，另一方面能够起到缓冲作用，在夹持端头与透镜的固定托接触时保护夹持端头和激光模组。

可选地，所述调焦模块包括编码器，所述编码器设置至所述旋转电机，用于检测所述旋转电机的输出轴的旋转角度，所述编码器耦连至所述控制模块。

在本发明中，通过编码器检测旋转电机的输出轴的旋转角度，从而获取激光模组在准直调节过程中角度调节的精确数据。

可选地，在所述激光模组的准直调节过程中，所述准直系统配置为完成以下步骤的工作：

所述控制模块控制所述旋转电机沿第一旋转方向旋转预设角度A，

在所述旋转电机向所述第一旋转方向旋转所述预设角度A的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第一投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第一投射图案所对应的所述调焦模块的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转。

进一步地，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑呈变小趋势时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿所述第一旋转方向旋转，

在所述旋转电机继续沿所述第一旋转方向旋转的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第二投射图案所对应的所述旋转电机的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第二投射图案，当所述第二投射图案中的光斑变大时，所述控制模块控制所述旋转电机停止转动，然后控制所述旋转电机沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动到与所述光斑最小的所述第二投射图案所对应的旋转角度。

或者，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑呈变大趋势时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，

在所述旋转电机沿所述第二旋转方向旋转的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第二投射图案所对应的所述旋转电机的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第二投射图案，当所述第二投射图案中的光斑变小后再次变大时，所述控制模块控制所述旋转电机停止转动，然后控制所述旋转电机沿所述第一旋转方向转动到与所述光斑最小的所述第二投射图案所对应的旋转角度。

或者，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑先变小再变大时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转到与所述光斑最小的所述第一投射图案所对应的旋转角度。

在本发明中，根据激光光源的投射光斑的大小调整透镜与激光光源的距离，可以实现精确准直。

可选地，所述准直设备还包括用于驱动所述夹持模块移动的驱动组件，所述驱动组件耦连至所述控制模块，

所述控制模块配置为，在所述激光模组的所述准直调节过程之前，所述控制模块控制所述驱动组件工作以将所述夹持模块移动至预设位置，其中，在所述预设位置，被夹持的所述激光模组接触所述夹持端头。

在本发明中，夹持模块与调焦模块的距离可调节，从而方便操作。在准直工序开始之前，需要将夹持模块相对于调焦模块移动至预设位置。

可选地，所述固定托包括凹槽，所述夹持端头包括与所述凹槽匹配的凸起，

所述控制模块配置为，在所述激光模组的所述准直调节过程之前，所述控制模块控制所述旋转电机转动以使所述凸起进入所述凹槽。

在本发明中，在准直工序开始前，需要将调节模块的夹持端头与透镜的固定托卡紧，以确保调节夹持端头转动时能够带动固定托同步转动。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中：

图1为根据本发明的准直设备所准直的激光模组的光路示意图；

图2为根据本发明的准直设备所准直的激光模组的侧视剖面图；

图3为图2所示的激光模组的主视图；

图4为根据本发明优选实施方式的准直系统的结构框图；

图5为根据本发明优选实施方式的用于激光模组的准直设备的侧视示意图；

图6为图5中所示的准直设备的调焦模块的主视图；

图7为沿图6中A-A线的剖视图；

图8为根据本发明具体实施方式的调焦模块的分解立体图；

图9为图8中所示的调焦模块的侧视剖面图；

图10为图8中所示的调焦模块的准直夹具的侧视图；

图11为图8中所示的调焦模块的第二轮圈的主视图；

图12至图14为图4所示的准直系统准直激光模组的过程的示意图。

附图标记说明：

10：基座

11：夹持模块

12：调焦模块

13：激光模组

14：壳体

15：激光光源

16：透镜

17：衍射光学元件

18：固定托

18a：凹槽

19：通透结构

20：第二支座

25：旋转电机

26：输出轴

27：编码器

30：第一轮圈组件

31：第一轮圈

32：第一通孔

33：凹陷部

35：传动轮圈

36：传动轮圈通孔

40：夹具组件

41：第二轮圈

42：第二通孔

43：键槽

44：第一端

45：第二端

46：台阶结构

51：准直夹具

52：第三通孔

53：夹持端头

54：凸起

55：肩部

56：凸缘

59：键

60：弹性元件

70：驱动组件

71：丝杠

72：丝杠螺母

73：滑台

91：成像模块

92：控制模块

100：准直设备

200：准直系统

L：光轴

S：光束

f：焦距

X1：旋转轴线

X2：旋转电机的输出轴的轴线

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施方式。

本发明提供了一种用于激光模组的调焦模块以及具有该调焦模块的用于激光模组的准直设备和准直系统。

为便于更准确地了解本发明的技术方案，首先对激光模组的结构进行介绍。

如图1所示，在具体的示例中，激光模组13包括激光光源15、透镜16和衍射光学元件17。激光光源15可以发射激光光束S。透镜16和衍射光学元件17沿光轴L的方向依次排列。透镜16用于将光束S准直，例如将光束S从发散光转变为平行光。衍射光学元件17用于将准直后的激光光束S衍射为投射图案。

如图2所示，激光模组13还包括壳体14和固定托18。透镜16设置至固定托18。激光光源15和固定托18设置至壳体14。通常，壳体14构造为圆柱体形状，激光光源15关于壳体的中心轴线对称地设置。固定托18例如通过螺纹副连接至壳体14，从而通过旋转固定托18可以使透镜16沿光轴L的方向相对于激光光源15可移动。当透镜16移动至与激光光源15的距离为透镜16的焦距f时，也即使激光光源15位于透镜16的焦点上时，透镜16将激光光束S准直，此时，光束S经过透镜16后所形成的光斑最小。衍射光学元件17例如在准直后再行安装。

基于激光模组13的这种结构，如图4和图5所示，在优选的实施方式中，根据本发明的准直系统200包括根据本发明的准直设备100、成像模块91和控制模块92。其中，控制模块92耦连至成像模块91和准直设备100。准直设备100包括基座10、夹持模块11和根据本发明的调焦模块12。夹持模块11和调焦模块12均设置在基座10上。夹持模块11在激光模组13的设置有激光光源15的一端夹持住激光模组13，使激光光源15在准直调节过程中保持相对于基座10位置不变。调焦模块12与夹持模块11相对设置，用于旋转固定托18，从而调节透镜16与激光光源15的距离。调焦模块12包括通透结构19，可以使光束S不受阻挡地达到成像模块91。成像模块91用于拍摄激光模组13的投射光(例如经过透镜16后的光束S)并形成投射图案(例如光斑)。控制模块92配置为控制成像模块91实时采集所述投射光，并根据投射图案控制调焦模块12工作(例如控制调焦模块12旋转固定托18)，以使激光光源15发射的激光被准直。

如图6至图9所示，在具体的实施方式中，根据本发明的调焦模块12包括第二支座20、旋转电机25、第一轮圈组件30、夹具组件40和弹性元件60。

具体地，旋转电机25设置至第二支座20，第一轮圈组件30连接至旋转电机25的输出轴26。在旋转电机25的驱动下，第一轮圈组件30围绕旋转轴线X1可旋转。夹具组件40与第一轮圈组件30同轴连接，使得夹具组件40围绕旋转轴线X1可旋转。具体地，夹具组件40包括夹持端头53，夹持端头53朝向夹持模块11，用于夹持透镜16的固定托18。夹具组件40绕旋转轴线X1转动时，夹持端头53夹住固定托18，使固定托18同步旋转。

在本发明中，旋转电机25驱动第一轮圈组件30围绕旋转轴线X1旋转，并带动夹具组件40绕旋转轴线X1进行同步旋转，从而实现转动激光模组13的透镜16的固定托18，调节透镜16与激光光源15之间的间距，即实现激光模组13的准直调节。

考虑到激光模组13为小体量器件，其透镜16更是精密度高的元件，为了保护透镜16及激光模组13，在本发明中，在第一轮圈组件30与夹持端头53之间设置有弹性元件60。弹性元件60的作用在于，一方面将夹持端头53朝向远离第一轮圈组件30的方向偏置，这样，在激光模组13的准直过程中，能够使夹持端头53抵紧透镜16的固定托18；另一方面，在夹持端头53与固定托18接触时能够起到缓冲作用，通过弹性件的弹性形变，避免固定托18受到过大的碰撞力，从而保护透镜16和激光模组13。

优选地，弹性元件60为弹簧。

具体地，第一轮圈组件30包括第一轮圈31和传动轮圈35。夹具组件40包括第二轮圈41和准直夹具51。

其中，传动轮圈35设置至第二支座20，且传动轮圈35连接至旋转电机25的输出轴26，使得传动轮圈35在旋转电机25的驱动下围绕旋转轴线X1可旋转，其中旋转轴线X1为传动轮圈35的轴线。第二轮圈41在第一轮圈组件30的一侧连接至第一轮圈组件30。

如图7和图9所示，传动轮圈35、第一轮圈31和第二轮圈41沿着旋转轴线X1的方向依次排布。优选地，第一轮圈31同轴连接至传动轮圈35以与传动轮圈35相对于旋转轴线X1同步转动。优选地，第二轮圈41同轴连接至第一轮圈31以与第一轮圈31相对于旋转轴线X1同步转动。在旋转电机25的驱动下，传动轮圈35可以围绕旋转轴线X1旋转，并带动第一轮圈31及第二轮圈41绕旋转轴线X1同步转动。

第一轮圈31连接至传动轮圈35，具体的连接方式可以灵活设置，例如采用螺纹连接。第二轮圈41和准直夹具51及弹性元件60组装后，第二轮圈41固定连接至第一轮圈31，例如采用螺纹连接。

本发明中，第一轮圈组件30、夹具组件40和弹性元件60均设置有沿旋转轴线X1的延伸方向延伸的通孔。该多个通孔共同构成通透结构19，以便于在准直调节过程中，激光光束S能够通过该通透结构19到达成像模块91。参见图7至图9，传动轮圈35包括沿旋转轴线X1的延伸方向延伸的传动轮圈通孔36；第一轮圈31包括沿旋转轴线X1的延伸方向延伸的第一通孔32；第二轮圈41包括沿旋转轴线X1的延伸方向延伸的第二通孔42。准直夹具51设置在第二通孔42中并与第二轮圈41同轴连接，从而与第二轮圈41相对于旋转轴线X1同步转动。准直夹具51包括沿旋转轴线X1的延伸方向延伸的第三通孔52。传动轮圈通孔36、第一通孔32、第二通孔42和第三通孔52构成本实施方式中的通透结构19。激光光束S依次经由第三通孔52、第二通孔42、第一通孔32和传动轮圈通孔36到达成像模块91。优选地，旋转轴线X1也为第一通孔32的轴线、第二通孔42的轴线、第三通孔52的轴线和传动轮圈通孔36的轴线。

本发明中，旋转轴线X1偏离于旋转电机25的输出轴26的轴线X2，从而旋转电机25不会阻挡激光光束S的传播。如图6和图7所示的实施方式中，轴线X1与轴线X2在图中的左右方向偏离，也即旋转电机25与传动轮圈35在图中的左右方向偏离。如图8和图9所示的实施方式中，轴线X1与轴线X2在图中的上下方向偏离，也即旋转电机25与传动轮圈35在图中的上下方向偏离。本领域技术人员可以根据实际需要灵活设置旋转电机25与传动轮圈35的相对位置。

为了使得旋转电机25能够驱动传动轮圈35转动，调焦模块12还包括传动齿轮组件(图中未示出)。传动齿轮组件包括多个相互啮合的传动齿轮。其中，多个传动齿轮包括输入齿轮和输出齿轮。输入齿轮与旋转电机25的输出轴26同轴连接，并随输出轴26同步转动，输出齿轮用于设置至传动轮圈35，以使传动轮圈35被旋转电机25驱动旋转。

在本发明中，第一轮圈组件30的朝向第二轮圈41的一侧设置有凹陷部33，用于容纳第二轮圈41。参见图8，凹陷部33位于第一轮圈31，第二轮圈41可以在凹陷部33的位置与第一轮圈31固定连接。

如图7至图10所示，准直夹具51包括夹持端头53、肩部55和凸缘56。其中，夹持端头53和凸缘56分别位于准直夹具51的两端，肩部55位于夹持端头53和凸缘56之间。夹持端头53用于朝向夹持模块11(激光模组13)，凸缘56用于朝向第一轮圈组件30。准直夹具51在肩部55处的外径大于准直夹具51在夹持端头53处的外径、小于准直夹具51在凸缘56处的外径。

如图7和图9所示，准直夹具51设置在第二通孔42中。第二通孔42包括朝向第一轮圈31的第一端44和与第一端44相反的第二端45。在进行激光模组13准直时，第二端45朝向激光模组13。夹持端头53至少部分地从第二通孔42的第二端45伸出，以使得夹持端头53能够伸出和夹持固定托18。第二通孔42构造为包括台阶结构46，使得第一端44的第一内径大于第二端45的第二内径。凸缘56的外径大于第二内径、小于第一内径。可以理解，台阶结构46和凸缘56的设置能够限定准直夹具51在第二通孔42中的移动范围，使准直夹具51不会从第二端45脱出第二通孔42。

本领域技术人员可以根据实际情况灵活设置弹性元件60。在图示的实施方式中，弹性元件60为带有中间通孔的线圈弹簧(在本申请中弹性元件60也可以称为弹簧60)。凸缘56的外径大于弹簧60的外径。弹簧60设置在凸缘56与第一轮圈组件30之间。具体地，弹簧60设置在凸缘56与凹陷部33的底壁之间。在本发明中，准直夹具51在弹簧60的作用下，可以在台阶结构46至第一轮圈31之间沿旋转轴线X1的延伸方向运动。

为了实现准直夹具51随着第二轮圈41同步转动，第二轮圈41与准直夹具51中的一个设置有键59，第二轮圈41与准直夹具51中的另一个设置有用于容纳键59的键槽43，使得第二轮圈41与准直夹具51围绕旋转轴线X1同步转动。具体地，图8和图9所示实施方式中，键59设置至准直夹具51，键槽43设置至第二轮圈41。参见图11，键槽43为沿旋转轴线X1的延伸方向的通槽。将准直夹具51安装至第二轮圈41时，需要将准直夹具51的键59与第二轮圈41内壁设置的键槽43匹配，键59在键槽43内大体只能沿旋转轴线X1的延伸方向滑动，而基本不能相对于键槽43发生周向的运动，从而实现第二轮圈41转动时带动准直夹具51同步转动。

参见图9，调焦模块12还包括编码器27，编码器27设置至旋转电机25，用于检测旋转电机25的输出轴26的旋转角度。通过编码器27检测旋转电机25的输出轴26的旋转角度，能够获取激光模组13在准直调节过程中角度调节的精确数据。

如图4和图5所示，准直设备100还包括驱动组件70。驱动组件70设置至基座10。夹持模块11连接至驱动组件70，驱动组件70与控制模块92耦连，从而驱动组件70在控制模块92的控制下可以驱动夹持模块11移动。例如，驱动组件70用于将夹持模块11沿第二方向D2移动，第二方向D2为从夹持模块11到调焦模块12的方向。图中所示的第二方向D2为水平方向。当激光模组13放置至准直设备100时，第二方向D2也即激光轴L的延伸方向。准直系统200配置为，在激光模组13的准直调节过程之前，控制模块92控制驱动组件70工作以将夹持模块11移动至预设位置。在该预设位置，被夹持的激光模组13接触夹持端头53，也即调焦模块12接触激光模组13的透镜16的固定托18。

回到图3，为了方便夹持端头53与透镜16的固定托18卡紧，固定托18包括凹槽18a，夹持端头53包括与凹槽18a匹配的凸起54(参见图10)。准直调节前，调节夹持端头53的凸起54与固定托18的凹槽18a卡紧，便于旋转准直夹具51时能够带动固定托18同步转动。控制模块92还配置为，在激光模组13的准直调节过程之前，控制模块92控制旋转电机25转动以使凸起54进入凹槽18a。在预设位置，激光模组13接触夹持端头53。此时，旋转电机25转动，带动夹持端头53同步转动。当夹持端头53旋转到凸起54对准凹槽18a的位置时，凸起54在弹簧60的作用下进入凹槽18a并与凹槽18a卡紧。这样，调焦模块12可以在控制模块92的控制下旋转固定托18，以调节透镜16与激光光源15的距离。

具体地，驱动组件70包括丝杠71、丝杠螺母72、滑台73和电机(未示出)。丝杠71设置至基座10并沿第二方向D2延伸。电机设置至基座10，用于驱动丝杠71转动。夹持模块11通过滑台73连接至与丝杠71匹配的丝杠螺母72。其中，电机耦连至控制模块92，控制模块92控制电机转动，使得丝杠螺母72带动滑台73和夹持模块11沿第二方向D2移动。或者，驱动组件70包括齿轮(未示出)、齿条(未示出)、滑台73和电机(未示出)。齿轮设置至基座10。齿条沿第二方向D2延伸，并与齿轮相啮合。电机设置至基座10，用于驱动齿轮转动。夹持模块11通过滑台73连接至齿条。其中，电机耦连至控制模块92，控制模块92控制电机转动，使得齿条带动滑台73和夹持模块11沿第二方向D2移动。

在准直系统200中，控制模块92配置为根据成像模块91的投射图案控制调焦模块12旋转固定托18，以使激光光源15发射的激光被准直。具体地，在激光模组13的准直调节过程中，准直系统200配置为完成以下步骤的工作：控制模块92控制调焦模块12沿第一旋转方向旋转预设角度A；在调焦模块12向第一旋转方向旋转该预设角度A的过程中，控制模块92控制成像模块91以预设采样频率连续拍摄激光模组13的投射光并得到多个第一投射图案；控制模块92同时记录每一个第一投射图案所对应的调焦模块12的旋转角度；控制模块92分析多个第一投射图案，根据多个第一投射图案的变化继续控制调焦模块12的旋转。

其中，第一旋转方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。调焦模块12向第一旋转方向旋转该预设角度A的过程也称为第一准直过程T1。如图12所示，第一旋转方向为顺时针方向，调焦模块12的旋转角度为正值。如图13所示，第一旋转方向为逆时针方向，调焦模块12的旋转角度为负值。预设角度A例如为5度。具体地，调焦模块12设置有用于感测旋转的传感器(例如编码器27)，控制模块92与该传感器耦连，从而可以知道调焦模块12的旋转角度，也即透镜16的旋转角度。

其中，控制模块92分析多个第一投射图案，根据多个第一投射图案的变化继续控制调焦模块12的旋转，包括以下三种情况。

如图12所示，在第一准直过程T1中，当第一投射图案中的光斑呈变小趋势时，说明调节方向正确，透镜16与激光光源15的距离正在逐渐接近焦距f，控制模块92控制调焦模块12继续沿第一旋转方向旋转，以使光斑继续变小。在调焦模块12继续沿第一旋转方向旋转的过程中，控制模块92仍然控制成像模块91以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，并且控制模块92仍然同时记录每一个第二投射图案所对应的调焦模块12的旋转角度。然后，控制模块92分析多个第二投射图案，当第二投射图案中的光斑变大时，说明透镜16与激光光源15的距离被过调节(如前所述，当透镜16与激光光源15的距离为焦距f时，光斑最小)，控制模块92控制调焦模块12停止转动，然后控制调焦模块12沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向转动到与光斑最小的第二投射图案所对应的旋转角度(例如图12所示实施方式中的21.1度)，完成准直。

如图13所示，在第一准直过程T1中，当第一投射图案中的光斑呈变大趋势时，说明调节方向错误，控制模块92控制调焦模块12继续沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。可以理解的，在调焦模块12沿第二旋转方向旋转后，光斑将会变小。在调焦模块12沿第二旋转方向旋转的过程中，控制模块92仍然控制成像模块91以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，并且控制模块92仍然同时记录每一个第二投射图案所对应的调焦模块12的旋转角度。然后，控制模块92分析多个第二投射图案，当第二投射图案中的光斑变小后再次变大时，说明透镜16与激光光源15的距离被过调节，控制模块92控制调焦模块12停止转动，然后控制调焦模块12沿第一旋转方向转动到与光斑最小的第二投射图案所对应的旋转角度(例如图13所示实施方式中的22.3度)，完成准直。

如图14所示，在第一准直过程T1中，当第一投射图案中的光斑先变小再变大时，说明最初的调节方向正确，但是之后透镜16与激光光源15的距离被过调节，控制模块92控制调焦模块12继续沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转到与光斑最小的第一投射图案所对应的旋转角度(例如图14所示实施方式中的3.5度)，完成准直。

根据本发明的准直设备和准直系统包括根据本发明的调焦模块，因而具有根据本发明的调焦模块的全部特征和效果。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (24)

1.一种用于激光模组的调焦模块，所述激光模组包括激光光源和透镜，所述透镜围绕所述激光的光轴可旋转，当所述透镜旋转时所述透镜还沿所述激光的光轴方向相对于所述激光光源可移动，以实现对激光光束的准直，其特征在于，包括：

第二支座；

旋转电机，设置至所述第二支座；

第一轮圈组件，所述第一轮圈组件连接至所述旋转电机的输出轴，使得所述第一轮圈组件在所述旋转电机的驱动下围绕旋转轴线可旋转；

夹具组件，所述夹具组件包括用于夹持所述透镜的固定托的夹持端头，所述夹具组件与所述第一轮圈组件同轴连接，使得所述夹具组件围绕所述旋转轴线可旋转，从而带动所述固定托旋转，其中，所述夹具组件包括：

第二轮圈，所述第二轮圈在所述第一轮圈组件的一侧同轴连接至所述第一轮圈组件，所述第二轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的第二通孔，所述第二通孔包括朝向所述第一轮圈组件的第一端和与所述第一端相反的第二端；和

准直夹具，所述准直夹具设置在所述第二通孔中，其中，所述夹持端头设置至所述准直夹具，并至少部分地从所述第二通孔的所述第二端伸出，

其中，所述第二轮圈和所述准直夹具可围绕所述旋转轴线与所述第一轮圈组件同步转动；和

弹性元件，所述弹性元件设置在所述第一轮圈组件与所述夹持端头之间，用于将所述夹持端头朝向远离所述第一轮圈组件的方向偏置。

2.根据权利要求1所述的调焦模块，其特征在于，所述第一轮圈组件、所述夹具组件和所述弹性元件均设置有沿所述旋转轴线方向延伸的通孔。

3.根据权利要求2所述的调焦模块，其特征在于，所述弹性元件包括弹簧。

4.根据权利要求3所述的调焦模块，其特征在于，所述准直夹具包括沿所述旋转轴线方向延伸的第三通孔，

所述第二轮圈与所述准直夹具中的一个设置有键，所述第二轮圈与所述准直夹具中的另一个设置有用于容纳所述键的键槽，使得所述第二轮圈与所述准直夹具围绕所述旋转轴线同步转动。

5.根据权利要求4所述的调焦模块，其特征在于，

所述第二通孔构造为包括台阶结构，使得所述第一端的第一内径大于所述第二端的第二内径，

所述准直夹具的外周表面设置有凸缘，所述凸缘的外径大于所述第二内径和所述弹簧的外径，所述凸缘的外径小于所述第一内径，

所述弹簧设置在所述凸缘与所述第一轮圈组件之间。

6.根据权利要求5所述的调焦模块，其特征在于，所述第一轮圈组件的朝向所述第二轮圈的一侧设置有凹陷部，用于容纳所述第二轮圈，所述弹簧设置在所述凸缘与所述凹陷部的底壁之间。

7.根据权利要求5所述的调焦模块，其特征在于，所述准直夹具还包括肩部，所述肩部设置在所述凸缘与所述夹持端头之间，其中，所述准直夹具在所述肩部处的外径大于所述准直夹具在所述夹持端头处的外径、小于所述准直夹具在所述凸缘处的外径。

8.根据权利要求4所述的调焦模块，其特征在于，所述键设置至所述准直夹具，所述键槽设置至所述第二轮圈，所述键槽为沿所述旋转轴线的方向的通槽。

9.根据权利要求4所述的调焦模块，其特征在于，所述第一轮圈组件包括：

传动轮圈，所述传动轮圈设置至所述第二支座，所述传动轮圈连接至所述旋转电机的输出轴，使得所述传动轮圈在所述旋转电机的驱动下围绕所述旋转轴线可旋转，所述传动轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的传动轮圈通孔；和

第一轮圈，所述第一轮圈同轴连接至所述传动轮圈，以与所述传动轮圈相对于所述旋转轴线同步转动，所述第一轮圈包括沿所述旋转轴线方向延伸的第一通孔。

10.根据权利要求9所述的调焦模块，其特征在于，还包括传动齿轮组件，所述传动齿轮组件包括多个相互啮合的传动齿轮，其中，所述多个传动齿轮包括：

输入齿轮，所述输入齿轮与所述旋转电机的输出轴同轴连接，并随所述输出轴同步转动；和

输出齿轮，所述输出齿轮设置至所述传动轮圈，以使所述传动轮圈被所述旋转电机驱动旋转。

11.根据权利要求10所述的调焦模块，其特征在于，所述第一通孔、所述第三通孔和所述轮圈通孔共轴，并且所述输出轴的轴线偏离所述第一通孔的轴线。

12.根据权利要求1所述的调焦模块，其特征在于，所述固定托包括凹槽，所述夹持端头包括与所述凹槽匹配的凸起。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的调焦模块，其特征在于，还包括编码器，所述编码器设置至所述旋转电机，用于检测所述旋转电机的输出轴的旋转角度。

14.一种用于激光模组的准直设备，所述激光模组包括激光光源和透镜，所述透镜围绕所述激光的光轴可旋转，当所述透镜旋转时所述透镜还沿所述激光的光轴方向相对于所述激光光源可移动，以实现对激光光束的准直，其特征在于，包括：

基座；

夹持模块，所述夹持模块连接至所述基座，用于夹持所述激光模组，并使得所述激光光源相对于所述基座不可移动；和

根据权利要求1-13中任一项所述的调焦模块，所述调焦模块设置至所述基座，所述调焦模块与所述夹持模块相对设置，用于旋转所述固定托，其中所述夹持端头朝向所述夹持模块。

15.根据权利要求14所述的准直设备，其特征在于，还包括：

丝杠，所述丝杠设置至所述基座并沿所述旋转轴线的方向延伸；和

驱动电机，所述驱动电机设置至所述基座，用于驱动所述丝杠转动，

其中，所述夹持模块连接至与所述丝杠匹配的丝杠螺母。

16.根据权利要求15所述的准直设备，其特征在于，还包括：

齿条，所述齿条沿所述旋转轴线的方向延伸；

驱动齿轮，所述驱动齿轮设置至所述基座，所述驱动齿轮与所述齿条啮合；

驱动电机，所述驱动电机设置至所述基座，所述驱动电机用于驱动所述齿轮转动，

其中，所述齿条连接至所述夹持模块。

17.一种用于激光模组的准直系统，其特征在于，包括：

根据权利要求14-16中任一项所述的准直设备；

成像模块，所述成像模块用于拍摄所述激光模组的投射光并形成投射图案；和

控制模块，所述控制模块耦连至所述成像模块和所述旋转电机，所述控制模块配置为控制所述成像模块实时采集所述投射光，并根据所述投射图案控制所述旋转电机工作，以使所述激光光源发射的激光被准直。

18.根据权利要求17所述的准直系统，其特征在于，所述调焦模块包括编码器，所述编码器设置至所述旋转电机，用于检测所述旋转电机的输出轴的旋转角度，所述编码器耦连至所述控制模块。

19.根据权利要求18所述的准直系统，其特征在于，在所述激光模组的准直调节过程中，所述准直系统配置为完成以下步骤的工作：

所述控制模块控制所述旋转电机沿第一旋转方向旋转预设角度A，

在所述旋转电机向所述第一旋转方向旋转所述预设角度A的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第一投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第一投射图案所对应的所述调焦模块的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转。

20.根据权利要求19所述的准直系统，其特征在于，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑呈变小趋势时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿所述第一旋转方向旋转，

在所述旋转电机继续沿所述第一旋转方向旋转的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第二投射图案所对应的所述旋转电机的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第二投射图案，当所述第二投射图案中的光斑变大时，所述控制模块控制所述旋转电机停止转动，然后控制所述旋转电机沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动到与所述光斑最小的所述第二投射图案所对应的旋转角度。

21.根据权利要求19所述的准直系统，其特征在于，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑呈变大趋势时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，

在所述旋转电机沿所述第二旋转方向旋转的过程中，所述控制模块控制所述成像模块以预设采样频率连续拍摄所述投射光并得到多个第二投射图案，

所述控制模块同时记录每一个所述第二投射图案所对应的所述旋转电机的旋转角度，以及

所述控制模块分析所述多个第二投射图案，当所述第二投射图案中的光斑变小后再次变大时，所述控制模块控制所述旋转电机停止转动，然后控制所述旋转电机沿所述第一旋转方向转动到与所述光斑最小的所述第二投射图案所对应的旋转角度。

22.根据权利要求19所述的准直系统，其特征在于，所述控制模块分析所述多个第一投射图案，根据所述多个第一投射图案的变化继续控制所述旋转电机的旋转，包括：

当所述第一投射图案中的光斑先变小再变大时，所述控制模块控制所述旋转电机继续沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转到与所述光斑最小的所述第一投射图案所对应的旋转角度。

23.根据权利要求20-22中任一项所述的准直系统，其特征在于，所述准直设备还包括用于驱动所述夹持模块移动的驱动组件，所述驱动组件耦连至所述控制模块，

所述控制模块配置为，在所述激光模组的所述准直调节过程之前，所述控制模块控制所述驱动组件工作以将所述夹持模块移动至预设位置，其中，在所述预设位置，被夹持的所述激光模组接触所述夹持端头。

24.根据权利要求23所述的准直系统，其特征在于，所述固定托包括凹槽，所述夹持端头包括与所述凹槽匹配的凸起，

所述控制模块配置为，在所述激光模组的所述准直调节过程之前，所述控制模块控制所述旋转电机转动以使所述凸起进入所述凹槽。