CN217444817U - 一种可调焦的结构光激光光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光技术领域，涉及一种可调焦的结构光激光光源，主体结构包括外壳，所述外壳的中心孔按装配区依次分为旋钮螺纹孔、调焦支架活动孔、镂空平台、准直镜组件活动孔和泵支螺纹孔，旋钮螺纹孔内安装调焦旋钮；调焦支架活动孔内放置调焦活动支架；镂空平台的中心为一通孔，通孔与结构光组件固定连接，平台四周设置有镂空孔；准直镜组件活动孔内放置装配准直镜组件；泵支螺纹孔内安装激光光源组件；整体结构设计巧妙，整个调焦过程不用旋转准直镜和结构光元件，不影响结构光元件所形成图案，从而可以在不同位置上，得到聚焦的结构光；且各部件间配合合理，调焦精度高，操作方便，便于量产，市场前景广阔。

Description

一种可调焦的结构光激光光源

技术领域：

本实用新型属于激光技术领域，涉及一种可调焦的结构光激光光源。

背景技术：

结构光激光光源，指的是将激光点转化为线、圆环、方斑、图案等各种其他形式的激光光源。以激光线为例，激光线光源应用广泛，常规线光源在建筑标线、工业标线、警示指示、激光雷达方面有广泛应用，微米级线激光光源，在机器视觉、人脸识别、荧光检测等方面有广泛应用。例如中国专利申请CN201310353024.0公开了一种激光光源万向后调焦装置通过转动调焦手轮带动与之固定连接的连杆驱动与该连杆内端通过芯轴联接的轴套转动，继而借助与轴套、调节套联接的万向杆带动调节套转动，由于调节套与壳体的内壁螺纹联接，而壳体相对静止，因此调节套便沿轴向前后移动，继而带动与之固定连接的激光管座沿轴向前后移动，从而实现通过改变光源的位置调整激光光源的焦距；中国专利申请CN201822257860.X公开了一种激光器自动调焦装置，包括激光光具座、调焦模块、光路换向模块、视觉定位模块和扫描振镜头，调焦模块固设于激光光具座的前侧，光路换向模块设置于调焦模块的内部，视觉定位模块设置于调焦模块的一侧，扫描振镜头设置于调焦模块的前侧，视觉定位模块和扫描振镜头在调焦模块的作用下可相对于激光光具座升降移动，激光光具座的光路经过光路换向模块的换向作用后传输至扫描振镜头，调节焦点时只需要升降扫描振镜头。

但市面上可调焦使用的线激光光源，在调焦过程中，激光线的方向也会随发生转动，不能保持原有方向使用，如图1示意，焦点变化时，线也跟随转动。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点，提供一种可调焦的结构光激光光源，在调焦过程中，不改变结构光元件所形成图案，调焦精度高，操作方便。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种可调焦的结构光激光光源，其主体结构包括外壳、激光光源组件、弹簧、准直镜组件、调焦活动支架、结构光组件和调焦旋钮，激光光源组件、弹簧、准直镜组件、调焦活动支架和调焦旋钮依次同轴安装在外壳内部；结构光组件位于调焦活动支架和调焦旋钮内部，并与外壳螺纹连接；所述外壳的中心孔按装配区依次分为旋钮螺纹孔、调焦支架活动孔、镂空平台、准直镜组件活动孔和泵支螺纹孔，旋钮螺纹孔内安装调焦旋钮；调焦支架活动孔的内径比旋钮螺纹孔的内径小，调焦支架活动孔内放置调焦活动支架；镂空平台的中心为一通孔，通孔与结构光组件固定连接，平台四周设置有镂空孔；准直镜组件活动孔内放置装配准直镜组件；泵支螺纹孔内安装激光光源组件。

本实用新型所述激光光源组件包括发光光源和热沉，热沉的外表面为螺纹，安装在外壳的泵支螺纹孔内；热沉底部设置有台阶孔和插入孔，台阶孔内装配发光光源，台阶孔与发光光源过盈配合。

本实用新型所述弹簧位于激光光源组件和准直镜组件之间。

本实用新型所述准直镜组件包括准直镜支架和准直透镜，准直镜支架位于外壳的准直镜组件活动孔内，准直镜支架的外表面为光滑表面；准直透镜通过胶粘剂粘接在准直镜支架上。

本实用新型所述调焦活动支架位于调焦旋钮和准直透镜组件之间，调焦活动支架包括台面和传动杆，台面上设置有通孔；传动杆间隔设置于台面底部，传动杆的位置与外壳上的镂空平台相对应，传动杆穿过镂空平台与准直镜组件接触；台面的上端与调焦旋钮接触。

本实用新型所述结构光组件包括结构光元件支架和光学元件，结构光元件支架包括结构光元件台阶孔和光路通孔，结构光元件台阶孔内安装有光学元件；光路通孔与外壳的镂空平台的通孔螺纹连接；结构光元件支架还包括横向槽口和限位台阶。

本实用新型所述调焦旋钮包括旋钮台阶孔和旋钮通孔，旋钮台阶孔的内径比旋钮通孔的内径大；旋钮台阶孔与外壳螺纹连接；调焦旋钮还包括旋钮环和旋钮垫圈槽，旋钮环的外径比旋钮台阶孔的外径大；旋钮垫圈槽用于放置橡胶圈。

本实用新型与现有技术相比，整体结构设计巧妙，通过镂空平台和传动结构件，既能将螺纹调焦的力传递到准直镜支架上，又能承载结构光元件支架；整个调焦过程不用旋转准直镜和结构光元件，不影响结构光元件所形成图案，从而可以在不同位置上，得到聚焦的结构光；且各部件间配合合理，调焦精度高，操作方便，便于量产，市场前景广阔。

附图说明：

图1为现有技术的调焦过程原理示意图。

图2为本实用新型涉及的可调焦的结构光激光光源的整体结构原理示意图。

图3为本实用新型涉及的外壳的结构原理示意图，其中A为轴向截面结构图，B为整体结构图。

图4为本实用新型涉及的TO封装LD热沉的结构原理示意图。

图5为本实用新型涉及的调焦活动支架的结构原理示意图。

图6为本实用新型涉及的结构光元件支架的结构原理示意图，其中A为轴向截面结构图，B为整体结构图，C为装配图。

图7为本实用新型涉及的调焦旋钮的结构原理示意图，其中A为轴向截面结构图，B为整体结构图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及一种可调焦的结构光激光光源，其主体结构包括外壳1、激光光源组件2、弹簧3、准直镜组件6、调焦活动支架4、结构光组件7和调焦旋钮5，激光光源组件2、弹簧3、准直镜组件、调焦活动支架4和调焦旋钮5依次同轴安装在外壳1内部；结构光组件7位于调焦活动支架4和调焦旋钮5内部，并与外壳1螺纹连接。

所述外壳1的中心孔按装配区依次分为旋钮螺纹孔101、调焦支架活动孔102、镂空平台103、准直镜组件活动孔104和泵支螺纹孔105，旋钮螺纹孔101用于装配调焦旋钮5；调焦支架活动孔102的内径比旋钮螺纹孔101的内径小，与调焦活动支架4间隙配合，方便调焦活动支架4上下活动；镂空平台103的中心为一通孔，通孔与结构光组件7配合连接，平台四周设置有镂空孔，用于方便调焦活动支架4穿过镂空平台103与准直镜组件接触；准直镜组件活动孔104用于装配准直镜组件并方便其上下活动；泵支螺纹孔105用于装配激光光源组件2。

所述激光光源组件2包括发光光源21和热沉22，热沉22的外表面为螺纹，安装在外壳1的泵支螺纹孔105内；热沉22底部设置有台阶孔221和插入孔222，台阶孔221用于装配发光光源21，台阶孔221与发光光源21过盈配合；插入孔222用于方便镊子、或其他细小工具插入，拧转热沉22，使其螺纹深入外壳内；本实施例的发光光源21为TO封装LD，TO封装包括TO33、TO56、TO9、F封装、C封装、塑封等LD封装形式。

所述弹簧3位于激光光源组件2和准直镜组件之间，弹簧3用于支撑准直镜组件，并对准直镜组件施加向上的弹力，当调焦旋钮5向上旋转时，准直镜组件在弹簧3的弹力作用下向上移动。

所述准直镜组件6包括准直镜支架61和准直透镜62，准直镜支架61位于外壳1的准直镜组件活动孔104内，准直镜支架61的外表面为光滑表面，能在外壳1内上下滑动；准直镜支架61的内部设置有台阶孔，用于承载准直透镜62；准直透镜62通过胶粘剂粘接在准直镜支架61上。

所述调焦活动支架4位于调焦旋钮5和准直透镜组件6之间，用于将调焦旋钮5的挤压力传递给准直透镜组件6使其向下滑动；调焦活动支架4包括台面401和传动杆402，台面401上设置有通孔404，通孔404用于方便结构光组件7通过；传动杆404间隔设置于台面401底部，传动杆404的位置与外壳1上的镂空平台103相对应，传动杆404穿过镂空平台103与准直镜组件6接触；台面401的上端与调焦旋钮5接触；由于传动杆402穿过外壳1的镂空平台103，所以，在调焦活动支架4上下活动时，不影响外壳对结构光组件7的支撑。

所述结构光组件7用于将激光点转化为线激光或其他图案激光，包括结构光元件支架71和光学元件72，结构光元件支架71包括结构光元件台阶孔711和光路通孔712，结构光元件台阶孔711内安装有光学元件72；光路通孔712的内径和外径均小于结构光元件台阶孔711的内径和外径，光路通孔712的外壁设有螺纹，用于与外壳1的镂空平台103的通孔螺纹连接；结构光元件支架71还包括横向槽口713和限位台阶714，横向槽口713用于方便结构光元件支架71在拧入外壳1的过程中，使用一字螺丝刀进行旋转拧入；限位台阶714用于限制调焦旋钮5拧出的程度，避免完全拧出；光路通孔712的外壁螺纹底部的槽口为退刀槽，能够将结构光元件支架71拧到底，使结构光元件支架71的底部台面与镂空平台103上表面紧密配合。

所述调焦旋钮5包括旋钮台阶孔51和旋钮通孔52，旋钮台阶孔51的内径比旋钮通孔52的内径大，旋钮通孔52用于方便结构光元件支架71通过并与外壳1装配，旋钮台阶孔51与结构光元件支架71的限位台阶714配合，起到限位的作用，避免调焦旋钮5因扭出过多而脱落；旋钮台阶孔51的外壁设有旋钮螺纹，与外壳1螺纹配合，以调节深浅，通过调焦活动支架4传导给准直镜支架61，从而实现焦距调节。调焦旋钮5还包括旋钮环53和旋钮垫圈槽54，旋钮环53的外径比旋钮台阶孔51的外径大，方便人手扭转；旋钮垫圈槽54用于放置橡胶圈，橡胶圈外径比旋钮台阶孔51外径略大，如大0.2mm，以使调焦旋钮与外壳螺纹配合后，不会因为螺纹缝隙，而随意晃动；橡胶圈内径比旋钮垫圈槽54外径略小，如小0.2mm，以套在该槽口位置时、能够紧配而不松垮；橡胶圈圈线的直径(行业内称线径)比槽口宽度略小，以方便套入装配。

本实施例所述调焦活动支架4和准直镜组件6能在外壳内上下滑动，调焦旋纽5的挤压力通过调焦活动支架4传到准直镜组件上，准直镜组件6下端受弹簧3的弹力，在调焦旋纽5和弹簧3的作用下，通过控制调焦旋钮5向上或向下转动，准直镜组件6能够向上或向下滑动，实现精确调焦。

本实施例所述的外壳1、热沉22、准直镜支架61、调焦活动支架4、结构光元件支架71和调焦旋钮5的材料最优选的是铜、铝、不锈钢等金属材料，但强度和精度要求不高时，也可以是塑料、电木、陶瓷、玻璃等非金属材料。

本实施例所述的光学元件为鲍威尔棱镜，其材料最优选的是玻璃、石英、蓝宝石等透明材料，精度或稳定性要求不高时，透明塑料、树脂等材料也可以。光学元件也可以为波浪镜、柱透镜或其他元件、器件、组件。

本实施例所述准直透镜的材料最优选的是玻璃、石英、蓝宝石等透明材料，精度要求不高时，也可以是PMMA、PC等材料；准直透镜最优选的是平凸透镜，也可以是双凸透镜，胶合透镜，或正透镜组，其主要作用是：将发光光源发出的大角度激光，聚焦到所需的小角度，使激光点转化为线、或其他图案时，能够远距离传播，或聚焦到机器视觉识别所需的大小。

本实施例所述可调焦的结构光激光光源的使用方法如下：

(1)先将激光光源组件、准直镜组件和结构光组件组装好；

(2)然后在外壳底部依次装入准直镜组件、弹簧和激光光源组件，将激光光源组件旋转拧入外壳内；

(3)在外壳上部先装入调焦活动支架，调焦活动支架的传动杆穿过外壳的镂空平台与准直镜组件接触，然后将橡胶圈套入调焦旋钮的槽口内，再将调焦旋钮拧入外壳与调焦活动支架接触；最后将结构光组件穿过调焦旋钮，使用一字螺丝刀将结构光组件拧入外壳的镂空平台，使结构光元件支架的底部台面与镂空平台上表面紧密配合；

(4)通过旋转调焦旋钮进行调焦，当向下转动旋转调焦时，调焦旋纽的挤压力通过调焦活动支架传到准直镜组件上，准直镜组件向下移动；当向上转动旋转调焦时，准直镜组件在弹簧的弹力下向上移动，实现精确调焦。

本实施例通过在外壳上设置有镂空平台，既能使外部、手动、螺纹调焦的力传递到准直镜支架上，又能承载结构光元件支架。

本实施例通过内部弹簧挤压、配合外部可拧螺纹，实现焦距调节；外部螺纹旋转调节焦距的好处在于，手动控制调节时、精度较好，精度与螺纹直径和螺纹间距规格有关，直径越大、螺纹间距越小，精度越好。

本实施例设置调焦活动支架作为传动元件，实现外部螺纹旋转调节深浅时，直接调节准直镜，且不必旋转准直镜、也不必旋转结构光元件。不旋转准直镜的好处在于，避免了准直镜因旋转过程导致的偏心；不旋转结构光元件的好处在于，避免了结构光元件形成的光斑的旋转。

Claims (7)

1.一种可调焦的结构光激光光源，其特征在于，主体结构包括外壳、激光光源组件、弹簧、准直镜组件、调焦活动支架、结构光组件和调焦旋钮，激光光源组件、弹簧、准直镜组件、调焦活动支架和调焦旋钮依次同轴安装在外壳内部；结构光组件位于调焦活动支架和调焦旋钮内部，并与外壳螺纹连接；

所述外壳的中心孔按装配区依次分为旋钮螺纹孔、调焦支架活动孔、镂空平台、准直镜组件活动孔和泵支螺纹孔，旋钮螺纹孔内安装调焦旋钮；调焦支架活动孔的内径比旋钮螺纹孔的内径小，调焦支架活动孔内放置调焦活动支架；镂空平台的中心为一通孔，通孔与结构光组件固定连接，平台四周设置有镂空孔；准直镜组件活动孔内放置装配准直镜组件；泵支螺纹孔内安装激光光源组件。

2.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述激光光源组件包括发光光源和热沉，热沉的外表面为螺纹，安装在外壳的泵支螺纹孔内；热沉底部设置有台阶孔和插入孔，台阶孔内装配发光光源，台阶孔与发光光源过盈配合。

3.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述弹簧位于激光光源组件和准直镜组件之间。

4.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述准直镜组件包括准直镜支架和准直透镜，准直镜支架位于外壳的准直镜组件活动孔内，准直镜支架的外表面为光滑表面；准直透镜通过胶粘剂粘接在准直镜支架上。

5.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述调焦活动支架位于调焦旋钮和准直透镜组件之间，调焦活动支架包括台面和传动杆，台面上设置有通孔；传动杆间隔设置于台面底部，传动杆的位置与外壳上的镂空平台相对应，传动杆穿过镂空平台与准直镜组件接触；台面的上端与调焦旋钮接触。

6.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述结构光组件包括结构光元件支架和光学元件，结构光元件支架包括结构光元件台阶孔和光路通孔，结构光元件台阶孔内安装有光学元件；光路通孔与外壳的镂空平台的通孔螺纹连接；结构光元件支架还包括横向槽口和限位台阶。

7.根据权利要求1所述可调焦的结构光激光光源，其特征在于，所述调焦旋钮包括旋钮台阶孔和旋钮通孔，旋钮台阶孔的内径比旋钮通孔的内径大；旋钮台阶孔与外壳螺纹连接；调焦旋钮还包括旋钮环和旋钮垫圈槽，旋钮环的外径比旋钮台阶孔的外径大；旋钮垫圈槽用于放置橡胶圈。

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