CN219552818U - 一种大角度的激光扫描投影装置 - Google Patents

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徐得铭
卢睿
黄曙光
王应君
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Abstract

本实用新型公开一种大角度的激光扫描投影装置，包括光源产生器，所述光源产生器用于向外发出激光光束；第一透镜，所述第一透镜布置于所述光源产生器的出光光路上，所述第一透镜用于改变激光光束的发散角度；扫描振镜，所述扫描振镜布置于所述第一透镜的出光光路上，且所述扫描振镜可做旋转运动，所述扫描振镜用于在做旋转运动时，以将入射至其表面的激光光束以不同的角度，反射至第二透镜；第二透镜，所述第二透镜布置于所述扫描振镜的出光光路上，所述第二透镜用于改变经扫描振镜反射后的激光光束的发散角度。本实用新型采用光学结构来增加激光扫描投影装置的投影面积，其整体体积小、安装容易，且成本低，易于量化生产。

Description

一种大角度的激光扫描投影装置
技术领域
本实用新型涉及激光扫描投影技术领域，尤其涉及一种大角度的激光扫描投影装置。
背景技术
如今，激光技术的发展越来越快，现已经应用到生活中多个领域，如激光扫描投影、光通讯、激光加工和三维扫描等。激光扫描投影本身具有很明显的优势，如高亮度、高对比度度、体积小及成本低等优点。
激光扫描投影使用时，其所使用的扫描振镜可做两轴向的转动扫描，从而将图像投射在矩形区域中，而投影的面积由扫描振镜的转动角度范围和投影距离来决定。在不增加投影距离的情况下，为了增加投影的面积，需要配置角度增大装置，如广角转接镜头，但此会明显的增加激光扫描投影装置的体积、重量、组装难度及成本等，因此，需要对其进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种大角度的激光扫描投影装置，该装置采用光学结构来增加激光扫描投影装置的投影面积，即在光源产生器与扫描振镜之间，以及在扫描振镜的出光光路上，分别设置一透镜，通过透镜改变激光光束的发散角度，进而实现增大投影面积的目的，且其整体体积小、安装容易，且成本低，易于量化生产。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种大角度的激光扫描投影装置，包括
光源产生器，所述光源产生器用于向外发出激光光束；
第一透镜，所述第一透镜布置于所述光源产生器的出光光路上，所述第一透镜用于改变激光光束的发散角度；
扫描振镜，所述扫描振镜布置于所述第一透镜的出光光路上，且所述扫描振镜可做旋转运动，所述扫描振镜用于在做旋转运动时，以将入射至其表面的激光光束以不同的角度，反射至第二透镜；
第二透镜，所述第二透镜布置于所述扫描振镜的出光光路上，所述第二透镜用于改变经扫描振镜反射后的激光光束的发散角度。
进一步地，所述扫描振镜的背面安装有传动齿轮。
进一步地，所述传动齿轮与所述扫描振镜为一体式结构。
进一步地，所述传动齿轮用于与外界的电机转轴啮合连接。
进一步地，所述传动齿轮为半圆形结构。
进一步地，所述第一透镜的焦距f1>0。
进一步地，所述第二透镜的焦距f2<0。
进一步地，所述f1>-2f2。
进一步地，所述第一透镜靠近光源产生器的一面的曲率半径R11<第一透镜另一面的曲率半径R12。
采用上述方案，本实用新型的有益效果是：
该装置采用光学结构来增加激光扫描投影装置的投影面积，即在光源产生器与扫描振镜之间，以及在扫描振镜的出光光路上，分别设置一透镜，通过透镜改变激光光束的发散角度，进而实现增大投影面积的目的，且其整体体积小、安装容易，且成本低，易于量化生产。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2a为本实用新型其中一实施例中，扫描振镜逆时针旋转10°的光路图；
图2b为本实用新型其中一实施例中，扫描振镜未旋转时的光路图；
图2c为本实用新型其中一实施例中，扫描振镜顺时针旋转10°的光路图；
其中，附图标识说明：
10—光源产生器； 11—扫描振镜；
12—第一透镜； 13—第二透镜；
14—传动齿轮； 15—电机转轴。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
参照图1及图2a至图2c所示，本实用新型提供一种大角度的激光扫描投影装置，包括光源产生器10，所述光源产生器10用于向外发出激光光束；第一透镜12，所述第一透镜12布置于所述光源产生器10的出光光路上，所述第一透镜12用于改变激光光束的发散角度；扫描振镜11，所述扫描振镜11布置于所述第一透镜12的出光光路上，且所述扫描振镜11可做旋转运动，所述扫描振镜11用于在做旋转运动时，以将入射至其表面的激光光束以不同的角度，反射至第二透镜13；第二透镜13，所述第二透镜13布置于所述扫描振镜11的出光光路上，所述第二透镜13用于改变经扫描振镜11反射后的激光光束的发散角度。
图1为该实施例中，提供的激光扫描投影装置100，在该实施例中，12a为第一透镜12的前表面，12b为第一透镜12的后表面，13a为第二透镜13的前表面，13b为第二透镜13的后表面，20为由光源产生器10所产生的激光光束，21为激光光束20经由第一透镜12所产生的光束，22a为光束21经由扫描振镜11出射后的左边界光束，22b为光束21经由扫描振镜11出射后的右边界光束(扫描振镜11可做旋转运动，可参照图2a至图2c所示，扫描振镜11在转动时，可将光束以不同的角度反射至第二透镜13)，23a为光束22a经由第二透镜13出射后的光束，23b为光束22b经由第二透镜13出射后的光束。
工作时，光源产生器10产生一激光光束20，激光光束20经由第一透镜12改变光束的发散角度形成光束21；光束21经由扫描振镜11改变光束行进方向，光束22a及光束22b为光束21经由扫描振镜11改变方向所达到的扫描范围边界；光束23a及光束23b为光束22a及光束22b经由第二透镜13改变光束行进方向所达到的扫描范围边界，由图1可知，利用该装置，可使扫描振镜11反射的光束的扫描范围，从原本的光束22a至光束22b扩展至23a至光束23b的范围(扩展约1.5倍至3倍)。
在一实施例中，所述扫描振镜11的背面安装有传动齿轮14。传动齿轮14可与外界的电机转轴15连接，在电机的驱动下，经传动齿轮14驱动扫描振镜11转动，同时，在另一实施例中，传动齿轮14与所述扫描振镜11为一体式结构，采用一体式的结构设计，可减少组装工序，提高组装效率，同时，在较优的一实施例中，传动齿轮14为半圆形结构，传动齿轮14的一侧与扫描振镜11一体式连接，传动齿轮14的弧形边的外壁设有与电机转轴15啮合连接的齿纹，采用这样的结构设计，可提高扫描振镜11转动的稳定性。
优选地，所述第一透镜12的焦距f1>0；所述第二透镜13的焦距f2<0；所述f1>-2f2；所述第一透镜12靠近光源产生器10的一面的曲率半径R11<第一透镜12另一面的曲率半径R12；所述第二透镜13靠近扫描振镜11的一面的曲率半径R21>第二透镜13另一面的曲率半径R22。
在一实施例中，由激光产生器10所产生的光束直径为0.5mm，光源为550nm；扫描振镜11放置于45°位置(与水平面夹角45°)，旋转角度范围为+/-10°；第一透镜12的焦距f1为+32.785mm，第二透镜13的焦距f2为-13.884mm，第一透镜12及第二透镜13前后表面的曲率半径、厚度、镜片材料如下表所示。
表面位置 曲率半径(mm) 厚度(mm) 镜片材料 通光直径(mm)
物面(激光光源) infinity infinity 0.00
光阑面 infinity 5.00 0.50
第一透镜前表面 17.00 1.00 N-BK7 1.00
第一透镜后表面 infinity 10.00 0.49
扫描振镜 infinity 0.00 MIRROR 2.00
第二透镜前表面 20.00 -3.00 P-SF67 6.00
第二透镜后表面 -37.40 -10.00 6.00
像面 infinity 0.00 30.00
表1第一透镜及第二透镜的相关参数表
光路仿真结果如图2a至图2c所示，当扫描振镜11从-10°旋转至+10°时，光路变化如图2a至图2c所示；在未加第一透镜12及第二透镜13时，其激光扫描范围为40°，而加上第一透镜12及第二透镜13后，其激光扫描范围为80°；故在该实施例中，使用第一透镜12及第二透镜13，可使激光扫描范围扩增至2倍。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，包括
光源产生器，所述光源产生器用于向外发出激光光束；
第一透镜，所述第一透镜布置于所述光源产生器的出光光路上，所述第一透镜用于改变激光光束的发散角度；
扫描振镜，所述扫描振镜布置于所述第一透镜的出光光路上，且所述扫描振镜可做旋转运动，所述扫描振镜用于在做旋转运动时，以将入射至其表面的激光光束以不同的角度，反射至第二透镜；
第二透镜，所述第二透镜布置于所述扫描振镜的出光光路上，所述第二透镜用于改变经扫描振镜反射后的激光光束的发散角度。
2.根据权利要求1所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述扫描振镜的背面安装有传动齿轮。
3.根据权利要求2所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述传动齿轮与所述扫描振镜为一体式结构。
4.根据权利要求2所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述传动齿轮用于与外界的电机转轴啮合连接。
5.根据权利要求2所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述传动齿轮为半圆形结构。
6.根据权利要求1所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述第一透镜的焦距f1>0。
7.根据权利要求6所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述第二透镜的焦距f2<0。
8.根据权利要求7所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述f1>-2f2。
9.根据权利要求1所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述第一透镜靠近光源产生器的一面的曲率半径R11<第一透镜另一面的曲率半径R12。
10.根据权利要求1所述的大角度的激光扫描投影装置，其特征在于，所述第二透镜靠近扫描振镜的一面的曲率半径R21>第二透镜另一面的曲率半径R22。
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