WO2015027782A1 - 一种激光光幕用激光器 - Google Patents

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WO2015027782A1
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laser
housing
laser light
axis
mirror
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PCT/CN2014/083100
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Inventor
孙建华
宋雁鹏
程学文
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西安华科光电有限公司
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G02B27/0983—Reflective elements being curved
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/30—Collimators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces

Definitions

  • the present invention relates to a laser for a laser light curtain (an interactive projection laser for handwriting induction light curtain).
  • the existing laser light curtain generally uses two lasers, which are installed on the top of the screen and cooperate with each other to produce an illumination area on the screen.
  • the laser screen has a dead angle due to the light angle of the laser itself (generally less than 180 °). It needs to be adjusted several times for each use to ensure that no dark areas appear on the screen, which is cumbersome, affects progress, and is inefficient.
  • the currently widely used light curtain lasers have higher optical power output lasers distributed on the left and right sides of the curtain or curtain wall and the upper part, and this part generally has less chance of being used, and will be used frequently. Produces interference light such as stray light.
  • One object of the present invention is to improve the cumbersome and inefficient problems of the prior art laser curtain.
  • the second purpose is to overcome the existing interactive projection handwriting light curtain can not achieve the full coverage of the projection area
  • the third purpose is to: project the laser with high light energy to the area or part of the curtain or curtain wall, and reduce the interference light such as stray light.
  • the invention provides a laser for a laser light curtain, comprising a housing and a laser module mounted axially in the housing, wherein: the right end of the housing is provided to reflect the laser mode
  • the set of outgoing lasers is projected onto a conical mirror that is parallel to the face of the curtain wall.
  • the above cone mirror is mounted on the cone mirror mount
  • the cone mirror is disposed on the optical path of the laser beam emitted from the laser module, and the cone top is disposed toward the pupil of the laser module;
  • the right end of the housing is connected to the cone mirror mount by a connecting portion, the axis of the cone mirror being parallel to the axis of the laser module and offset toward the side of the connecting portion, so that the axis of the cone mirror and the laser mode
  • the distance between the axes of the group is greater than or equal to 0 mm and is small or equal to 4 mm, and the emitted laser of the laser module is reflected by the cone mirror and is emitted from the gap between the cone mirror mount and the housing;
  • An angle between the two ends of the connecting portion parallel to the axial direction of the laser module is greater than or equal to 90 °, and Small or equal to 180 °.
  • the distance between the axis of the above-mentioned cone mirror and the axis of the laser module is 0. 4mm or 0. 35mm or 0. 5mm 0
  • the above-mentioned tapered mirror casing is provided with a transparent cover.
  • the transparent cover is a hollow glass column that extends outwardly from the interior of the housing and encloses the conical mirror therein.
  • the transparent cover is an annular glass ring having an opening smaller than a width of the connecting portion so as to be engaged on a surface within a width range of the connecting portion, and the width of the annular glass ring is equal to between the tapered mirror mount and the housing. a gap to shield the cone mirror in the enclosed space of the conical mirror mount, the housing, the connecting portion, and the transparent cover.
  • the inner end of the hollow glass column is sleeved outside the front end of the laser module.
  • a total reflection device disposed at a right end of the casing and disposed on an exiting optical path of the exit hole of the laser module, and a laser line disposed at a right end of the casing and disposed on a reflected light path of the total reflection device to generate an angle of more than 180° Cone mirror.
  • the total reflection device is at an angle of 45° to the optical axis of the laser module.
  • the total reflection film is plated on the reflection surface of the total reflection device.
  • the above total reflection device is a total reflection mirror.
  • the above-described tapered mirror is arranged such that the reflected light path of the total reflection device is incident perpendicularly to the tapered mirror.
  • the housing comprises a top surface and a bottom surface, the top surface is an equilateral triangle, the top corner of the triangle is placed at the rear end of the laser module, and the center line of the top corner is parallel to the axis of the laser module and is on the same vertical plane.
  • the bottom surface is a rectangle having a circular arc shape at the right end.
  • the right end of the casing is provided with a light bar disposed at the exit hole of the laser module for shielding the exiting laser light on the left and right sides of the pupil to reduce the distance between the outgoing laser and the optical axis, thereby After passing through the diaphragm, the laser is projected through the cone mirror and projected on the surface parallel to the curtain wall in a range of 40 ° to 50 ° and 130.
  • the laser power in the range of ⁇ 140° is the largest.
  • the light bar is a circular plate with a vertical slit at the top and a left-right symmetric optical hole.
  • the light hole is an isosceles trapezoid with a long bottom and a short bottom, or is round or square or long.
  • the bottom edge is short, and the left and right ends of the top edge and the left and right ends of the bottom edge are connected by a quadrangular shape of the convex arc segment;
  • the vertical slit extends into the trapezoidal, circular, square or quadrilateral shape
  • the center points of the trapezoid, square, quadrilateral and diaphragm are coincident, and the axis of the laser module passes perpendicularly through the center point.
  • the top of the casing is mounted with a parallel adjusting fixing bracket, and the parallel adjusting fixing bracket is an isosceles triangular plate having a through hole at a corner of the bottom, and a circumferential curved slot card at the center of the bottom edge of the casing and the top of the casing a concave curved opening; a centering portion of the circumferential curved groove is provided with a limiting groove, and a central portion of the concave curved opening is disposed A protrusion inserted into the limiting slot.
  • the invention is characterized in that: the cone mirror is used to generate a laser line with an opening angle greater than 180 °, covering the entire surface or wall of the entire curtain or the curtain wall, and installing such a laser at the top of the screen can achieve close and parallel On the curtain, and covering the light curtain of the entire screen, as long as it is installed at the center of the top of the curtain or curtain wall, just adjust the parallel adjustment bracket so that the laser light is parallel to the curtain or curtain wall, saving time and effort, and convenient use. , and reduce the number of lasers, improve work efficiency and reduce costs. High-energy light illumination in common areas is achieved, reducing stray interference.
  • the position of the finger or the object close to the screen is illuminated by the laser light. After the camera captures the light on the finger, the signal is transmitted to the computer, and the computer processes the finger to record the finger. The position of the screen, thus enabling the touch of the screen or writing on the screen.
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a laser for a laser light curtain mounted with a hollow glass column.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a laser for a laser light curtain in which an annular glass ring is mounted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an interactive projection handwriting induction light curtain laser.
  • Figure 4 is a view taken along the line A in Figure 3 .
  • Figure 5 is a B-direction view of Figure 3.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing the energy distribution of the laser spot emitted by the laser module after collimation.
  • Figure 7 shows the distribution of light energy projected on the curtain.
  • Fig. 8 is a schematic cross-sectional view showing a laser for a laser light curtain in which a diaphragm is provided.
  • Figure 9 is a schematic view of the structure of the diaphragm.
  • Figure 10 is a schematic diagram of light energy distribution after interception by a light bar.
  • Figure 11 is a schematic view showing the structure of the triangular balance adjustment fixing bracket.
  • Fig. 12 is a schematic view showing the housing of a laser for a laser light curtain having a circular outer casing.
  • the embodiment provides a laser for the laser light curtain shown in FIG. 1 , which comprises a housing 1 , and a laser mold is arranged in the housing 1 .
  • the group 2 and the cone mirror 3 disposed at the right end of the casing 1 and disposed on the light path of the laser module 2; the right end of the casing 1 is connected to the cone mirror mount 5 via a connecting portion 4, a cone
  • the axis of the mirror 3 is offset toward the side of the connecting portion 4, and the distance between the axis of the cone mirror 3 and the axis of the laser module 2 is between 0 and 4 mm. Between 0. 3 and 0.
  • the emitted laser light of the laser module 2 is reflected by the cone mirror 3, and is emitted from the gap between the cone mirror mount 5 and the casing 1, and the connecting portion 4 is along the
  • the angle between the two ends of the housing 1 is large or equal to 90 ° and is small or equal to 180 °.
  • the distance between the axis of the optical cone mirror 3 and the axis of the laser module 2 is preferably 0.5 mm, and of course, the distance between the two is 0.4 mm or 0.35 mm.
  • the laser module 2 is placed coaxially with the housing 1 during production.
  • a transparent cover 6 may be disposed on the outer surface of the conical mirror 3.
  • the transparent cover 6 may specifically be a hollow glass column, and the self-shell The body 1 extends outwardly and the tapered mirror 3 is placed therein.
  • the inner end of the hollow glass column is sleeved outside the front end of the laser module 2.
  • the transparent cover 6 may also be an annular glass ring as shown in FIG. 2, the opening of which is smaller than the width of the connecting portion 4 so as to be engaged on the surface within the width of the connecting portion 4, and the width of the annular glass ring is equal to the cone A gap between the mirror mount 5 and the housing 1 shields the tapered mirror 3 in the enclosed space of the conical mirror mount 5, the housing 1, the connecting portion 4 and the transparent cover 6.
  • the laser mounted in the laser module 2 referred to above may be an infrared laser having a wavelength of 780 to 1064 nm, preferably an infrared laser having a wavelength of 830 nm or 850 nm.
  • the embodiment provides a laser for the laser light curtain shown in FIG.
  • the housing 1 includes a laser module 2 mounted in the housing 1 in the axial direction, and further includes a left end disposed on the right end of the housing 1 (ie, one end on the right hand side of the viewer) and placed in the laser module 2 A total reflection means 7 on the exiting light path of the pupil, a cone mirror 3 which is disposed at the right end of the casing 1 and placed on the reflected light path of the total reflection means 7 to generate a laser line having an opening angle of more than 180 °.
  • the total reflection device 7 is at an angle of 45° with the optical axis of the laser module 2 (ie, the incident angle of the laser is 45°). ).
  • the reflection surface 8 of the total reflection device 7 is plated with a total reflection film.
  • the commonly used total reflection device 7 is a total reflection mirror.
  • other materials coated with a reflective film on the reflective surface can be selected as the total reflection device 7, such as aluminum alloy, steel plate, etc., depending on the design and application requirements. Of course, these materials may cause comparison. More light loss.
  • the arrangement of the tapered mirror 4 in this embodiment causes the reflected light path of the total reflection device 7 to be incident perpendicularly to the tapered mirror 3.
  • the housing comprises a top surface 9 (fixed connection to the laser module 2 by means of screws 13) and a bottom surface 10, the top surface 9 being an equilateral triangle, the top corner of the triangle being placed in the laser
  • the back end of module 2 ie The left end of the apex angle is parallel to the axis of the laser module 2 and is on the same vertical plane, and the bottom surface 10 is a rectangle having a circular arc shape at the right end portion 11. In use, it can be fixed by the triangle of the top surface 9 and the fixed product.
  • the support point 12 shown in Fig. 3 is a laser for fixing and supporting the entire laser light curtain during mounting.
  • the interactive projection handwriting induction light curtain laser uses a cone mirror reflection to generate a laser line with an opening angle of more than 180 °, which can cover the entire cloth surface or wall surface of the entire curtain or curtain wall, and is installed. It only needs to be installed at the top of the screen or the top of the curtain wall, and it can be installed in place without any need, saving time and effort and convenient use.
  • Figure 6 shows the cross-sectional energy distribution of the laser spot projected by the laser module. It is clearly visible from the figure that the area covered by the long-axis energy of the laser spot is large, and is projected parallel to the surface after being reflected by the cone mirror.
  • the main energy distribution is 20 ° or 160 ° on the radius of the arc shown in Figure 7, and the light curtain generally used is rectangular, thus causing the light curtain to be at the farthest 45 °
  • the light energy at 135 ° is very low, which makes the camera receiving poorly, and the energy of 20 ° or 160 ° is too high. It will cause stray light interference when used. For this reason, this embodiment is specially applied to the laser mode at the right end of the housing 1.
  • a light bar 23 as shown in FIG. 8 is disposed to block the left and right sides of the pupil (ie, the left and right sides of the energy distribution diagram shown in FIG. 6 and the laser at the left and right ends of the long axis)
  • the laser light is emitted to reduce the distance between the exiting laser and the optical axis, so that the laser beam exiting the light bar 23 is projected through the cone mirror 3 and projected on the surface parallel to the light curtain or the curtain wall 22 at 40 ° ⁇ 50.
  • the laser light in the range and in the range of 130 ° to 140 ° has the highest optical power.
  • Figure 7 shows the highest light energy at 45 ° or 135 ° on the radius of the arc, at the farthest point of the rectangle close to the light curtain or curtain wall 22.
  • the light energy at 45 ° and 135 ° is close to or the same as the light energy at 90 °, the stray light interference is avoided, the practical effect of the light is improved, and in practical applications, when projected by the cone mirror 3 The closer the light curtain is to the curtain wall or the light curtain, the better the effect.
  • the light energy of the five parts of the arc radius of 0 °, 45 °, 90 °, 135 ° and 180 ° is very close, even the same. The overall practical effect has been improved.
  • the specific structure of the light bar 23 is designed according to the collimated laser spot and the energy distribution requirement.
  • the light bar 23 is provided as a circular plate with a vertical slit 24 at the top and a left and right symmetrical light hole 14 therein.
  • the light hole 14 is an isosceles trapezoid having a long bottom and a short bottom. It is circular or square or has a long side and a short bottom.
  • the left and right ends of the top and the left and right ends of the bottom pass through a convex arc segment 16 connected to the quadrangle; the vertical slit 24 extends into the trapezoidal, circular, square or quadrilateral; the trapezoidal, square, quadrilateral and the center point of the diaphragm 23 coincide, and the axis of the laser module 2 is vertically worn Pass the center point.
  • the axis of the cone mirror 3 is not on the same line as the center point, specifically, the axis of the cone mirror 3 is close to the connecting portion 4, so that most of the laser light is reflected by the cone mirror 3 and projected on Parallel to the surface of the light curtain or curtain wall.
  • Figure 10 is a diagram showing the energy distribution of the projected laser spot after being blocked by the diaphragm 23, which is clear from the figure. See, the light in the long axis direction shown in FIG. 6 is blocked by the light bar 23, and the portion of the laser light having a large optical power is changed, so that the radius of the arc of the laser light curtain projected by the cone mirror 3 is The length of the long side of the curtain wall or light curtain is the diameter, and the center point is the center of the circle) 40 ° to 50 ° and 130. The laser energy is highest in the range of 140°, ensuring the illumination of the frequently used area and avoiding stray light interference.
  • a top adjustment fixing bracket 17 is mounted on the top of the housing 1.
  • the parallel adjustment fixing bracket 17 is an isosceles triangle plate having a through hole 18 at the top corner thereof as shown in FIG.
  • Each of the openings is also provided with a through hole to cooperate with the top through hole for positioning and positioning.
  • the center of the bottom edge is provided with a concave arcuate opening 20 which is engaged with the circumferential curved groove 19 at the top of the casing 1.
  • the arcuate groove 19 is provided with a limiting groove 25 at the center thereof, and a central portion of the concave arcuate opening 20 is provided with a protrusion 21 inserted into the limiting groove 25 for card mounting. It is easier to machine with a round outer casing.
  • the laser for the laser light curtain (also used as the laser for the interactive laser light curtain) provided with the diaphragm 23 according to the embodiment can block the laser light from the left and right sides of the pupil, and change the convex mirror 3 to project the rectangle.
  • the distribution of light energy on a light curtain or curtain wall or curtain allows high-power light to be distributed in areas that people often use, while eliminating stray interference and improving efficiency and effectiveness.

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Abstract

一种激光光幕用激光器，包括壳体（1），壳体（1）内设置有激光模组（2）和设置在壳体（1）的右端且置于该激光模组（2）的出光光路上的锥面镜（3）；壳体（1）的右端端部通过一连接部（4）与锥面镜（3）固定座连接，锥面镜（3）的轴线朝向所述连接部（4）一侧偏移，且使得锥面镜（3）的轴线与激光模组（2）的轴线之间的距离介于0〜4mm之间，激光模组（2）的出射激光经该锥面镜（3）反射后自锥面镜固定座（5）与壳体（1）之间的间隙射出；连接部（4）的沿所述壳体（1）的两个端部之间的夹角大或等于90°，且小或等于180°。该激光器无需多次调校，且减少了激光器的数量，提高了工作效率，降低了成本，实现了常用区域的高能量光的照明，降低了杂光的干扰。

Description

一种激光光幕用激光器
技术领域
本发明涉及一种激光光幕用激光器 （交互式投影手写感应光幕用激光器）。
背景技术
现有激光光幕一般使用两个激光器， 安装在幕布的顶部， 相互配合， 在幕布上 产生照明区域， 但这种激光幕布， 由于激光器本身的光角度 （一般小于 180 ° )而致 使幕布存在死角， 每次使用都需要多次调整， 才能确保幕布上不出现暗区， 比较繁 琐， 影响进度， 效率低。
现有的交互式投影手写感应光幕使用安装在幕布或幕墙顶部的至少两个激光投 射器进行透射如前所述， 存在两束激光的交叉区， 交叉区存在无激光照射区域， 会 产生暗区， 影响摄像头捕获效果， 为了避免此种现象， 一般对激光投射仪的安装要 求较高， 每次安装都需要尝试多次才能定下最佳的安装位置， 耗时耗力， 不方便。
同时， 目前普遍使用的光幕激光器存在较高的光功率出射激光分布在幕布或幕 墙的左右两侧且靠上的部位处， 而这个部分一般使用的机会较少， 还会再经常使用 的区域产生杂光等干扰光。
发明内容
本发明的目的一是提高现有技术中激光幕布存在的调校繁琐、 效率低下的问题。 目的二是克服现有交互式投影手写感应光幕不能单独实现投射区域的全部覆盖
(照射） 导致安装繁琐和使用不便的问题。
目的三是： 将光能高的出射激光投射在幕布或幕墙经常使用的区域或部位， 同 时减少杂光等干扰光。
为实现上述目的， 发明提供了一种激光光幕用激光器， 包括壳体和沿轴向安装 在壳体内的激光模组， 其特征在于： 所述壳体的右端设置有用以反射所述激光模组 的出射激光以投射在平行于幕墙的面上的锥面镜。
上述锥面镜安装在锥面镜固定座上；
锥面镜设置在激光模组的出射激光的光路上， 且其锥顶朝向激光模组的瞳孔设 置；
壳体的右端端部通过一连接部与锥面镜固定座连接， 锥面镜的轴线平行于激光 模组的轴线且朝向所述连接部一侧偏移， 使得锥面镜的轴线与激光模组的轴线之间 的距离大或等于 0mm且小或等于 4mm，激光模组的出射激光经该锥面镜反射后自锥面 镜固定座与壳体之间的间隙射出；
所述连接部的平行于激光模组的轴向的两个端部之间的夹角大或等于 90 ° ， 且 小或等于 180 ° 。
上述锥面镜的轴线与激光模组的轴线之间的距离介于 0. 3〜0. 7mm
上述锥面镜的轴线与激光模组的轴线之间的距离是 0. 4mm或 0. 35mm或 0. 5mm 0 上述锥面镜外套设有一透明罩。
上述透明罩是一空心玻璃柱， 自所述壳体内向外延伸， 并将所述锥面镜包围在 其中。
上述透明罩是一环形玻璃圈， 其开口小于连接部的宽度从而卡设在该连接部的 宽度范围内的面上， 并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固定座与壳体之间的间隙， 以将所述锥面镜遮蔽在由锥面镜固定座、 壳体、 连接部和透明罩的封闭空间内。
上述空心玻璃柱的内端套设在激光模组前端外。
上述壳体右端且置于激光模组的出瞳孔的出射光路上的全反射装置、 设置在壳 体右端且置于该全反射装置的反射光路上的可产生张角大于 180 ° 的激光线的锥面 镜。
上述全反射装置与激光模组的光轴成 45 ° 夹角。
上述全反射装置的反射面上镀有全反射膜。
上述全反射装置是全反射镜。
上述锥面镜的设置使全反射装置的反射光路垂直入射到锥面镜上。
上述壳体包括顶面和底面， 顶面为等边三角形， 该三角形的顶角置于激光模组 的后端， 且该顶角的中线与激光模组的轴线平行且处在同一垂直平面上， 底面是右 端端部为圆弧形的长方形。
上述壳体的右端端部设置有置于所述激光模组出瞳孔处的用以遮挡出瞳孔左右 两侧的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离的光栏， 从而使穿过该光栏后 出射激光经锥面镜后投射在平行于幕墙的面上的分布于 40 ° 〜50 ° 范围内和 130 。 〜140° 范围内的激光的光功率最大。
上述光栏为一顶部开设竖直缝隙、 内部设置左右对称的光孔的圆板， 该光孔为 上底长、 下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、 底边短， 顶边的左右 两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段连接的四边形；
所述竖直缝隙延伸至所述梯形、 圆形、 正方形或四边形内；
所述梯形、 正方形、 四边形和光栏的中心点重合， 且激光模组的轴线垂直穿过 该中心点。
上述壳体的顶部安装有一平行调节固定支架， 该平行调节固定支架为一等腰三 角板， 其顶角处开设有通孔， 其底边中心开设有与壳体顶部的周向弧形槽卡和的内 凹弧形豁口； 该周向弧形槽的中心设置有一限位槽， 内凹弧形豁口的中心部位设置 一插入该限位槽内的突块。
本发明的特点是： 采用锥面镜反射产生张角大于 180 ° 的激光线， 可覆盖整个幕 布或幕墙的整个布面或墙面， 在幕布的顶端安装一个这样的激光器即可实现接近且 平行于幕布， 并覆盖整个幕布的光幕， 安装时， 只要安装在幕布或幕墙的顶部居中 位置处即可， 仅需调整平行调节固定架使激光光线平行于幕布或幕墙， 省时省力， 方便使用， 且减少了激光器的数量， 提高了工作效率， 降低了成本。 实现了常用区 域的高能量光的照明， 降低了杂光的干扰。 使用时， 当用手指或者物体触及幕布或 幕墙， 则手指或者物体的接近幕布位置被激光光线照亮， 摄像头捕获到手指上的亮 光后， 将信号传递给计算机， 计算机通过软件处理， 记录手指所在的位置， 从而实 现了屏幕的触摸或者在幕布上的书写。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明：
图 1是安装空心玻璃柱的激光光幕用激光器剖视图。
图 2是安装环形玻璃圈的激光光幕用激光器剖视图。
图 3是交互式投影手写感应光幕激光器的剖视图。
图 4是图 3的 A向视图。
图 5是图 3的 B向视图。
图 6是经激光模组准直后射出的激光光斑的能量分布示意图。
图 7投射在幕布上的光能量分布图。
图 8是设置光栏的激光光幕用激光器剖面示意图。
图 9是光栏结构示意图。
图 10是经光栏拦截后的光能量分布示意图。
图 11是三角形平衡调节固定支架结构示意图。
图 12是壳体外形为圆形的激光光幕用激光器的壳体示意图。
附图标记说明： 1、 壳体； 2、 激光模组； 3、 锥面镜； 4、 连接部； 5、 锥面镜固 定座； 6、 透明罩； 7、 全反射装置； 8、 反射面； 9、 顶面； 10、 底面； 11、 右端端 部； 12、 支撑点； 13、 螺钉； 14、 光孔； 15、 圆板； 16、 弧形段； 17、 平行调节固 定支架； 18、 通孔； 19、 周向弧形槽； 20、 内凹弧形豁口； 21、 突块； 22、 光幕或 幕墙； 23、 光栏； 24、 竖直缝隙； 25、 限位槽。
具体实施方式
为了克服现有技术中激光幕布存在的调校繁琐、 效率低下的问题， 本实施例提 供了一种图 1所示的激光光幕用激光器， 包括壳体 1， 壳体 1内设置有激光模组 2和 设置在壳体 1的右端且置于该激光模组 2的出光光路上的锥面镜 3;壳体 1的右端端 部通过一连接部 4与锥面镜固定座 5连接， 锥面镜 3的轴线朝向所述连接部 4一侧 偏移， 且使得锥面镜 3的轴线与激光模组 2的轴线之间的距离介于 0〜4mm之间， 优 选 0. 3〜0. 7mm之间， 激光模组 2的出射激光经该锥面镜 3反射后自锥面镜固定座 5 与壳体 1之间的间隙射出， 连接部 4的沿所述壳体 1的两个端部之间的夹角大或等 于 90 ° ， 且小或等于 180 ° 。
如此一来， 使得激光模组 2投射的激光全部投射在锥面镜 3的轴线一侧 （背离 连接部 4一侧的面） 的面上， 确保了锥面镜 3发射出的激光的光能量， 而且由于连 接部 4的沿所述壳体 1的两个端部之间的夹角大或等于 90 ° ， 且小或等于 180 ° ， 使得锥面镜固定座 5与壳体 1之间的间隙的角度介于 180 ° 到 270 ° 之间， 从而确保 投射出张角介于 180 ° 到 270 ° 之间的激光投影区， 有效解决了现有的激光一般投射 的激光张角小于 180 ° ，而不得不使用两个激光器配合使用导致调校繁琐和成本增加 的问题。
光锥面镜 3的轴线与激光模组 2的轴线之间的距离优选 0. 5mm, 当然， 也可以根 据实际设计需要， 使得二者之间的距离为 0. 4mm或 0. 35mm等。
一般情况下， 在生产制造时， 会将激光模组 2与壳体 1同轴设置。
为了防止尘埃、 水汽等对锥面镜 3的工作影响或腐蚀， 可以在锥面镜 3外套设 一透明罩 6， 如图 1所示， 该透明罩 6具体可以是一空心玻璃柱， 自壳体 1内向外延 伸， 并将述锥面镜 3套在其中， 当然， 空心玻璃柱的内端套设在激光模组 2前端外。
该透明罩 6也可以是图 2所示的一环形玻璃圈， 其开口小于连接部 4的宽度从 而卡设在该连接部 4的宽度范围内的面上， 并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固 定座 5与壳体 1之间的间隙， 以将所述锥面镜 3遮蔽在由锥面镜固定座 5、 壳体 1、 连接部 4和透明罩 6的封闭空间内。
以上所涉及的激光模组 2中安装的激光器可以是波长为 780〜1064nm的红外激 光器， 优选波长为 830nm或 850nm的红外激光器。 为了克服现有交互式投影手写感 应光幕不能单独实现投射区域的全幕覆盖 （照射） 导致安装繁琐和使用不便的问题， 本实施例提供了一种图 3所示的激光光幕用激光器，包括壳体 1和沿轴向安装壳体 1 内的激光模组 2， 还包括设置在壳体 1右端 （即图中位于看图者的右手侧的一端）且 置于激光模组 2的出瞳孔的出射光路上的全反射装置 7、设置在壳体 1右端且置于该 全反射装置 7的反射光路上的可产生张角大于 180 ° 的激光线的锥面镜 3。
为了便于安装和实现激光模组 2的出射激光的尽可能的全部利用， 本实施例中， 全反射装置 7与激光模组 2的光轴成 45 ° 夹角 （即激光的入射角为 45 ° )。 全反射 装置 7的反射面 8上镀有全反射膜。 常用的全反射装置 7是全反射镜， 当然， 可以 根据设计及应用场合需要， 选择反射面上镀反射膜的其他材质作为全反射装置 7，如 铝合金、 钢板等， 当然这些材质会导致较多的光的损耗。
为了确保所有的反射光全部或平行于幕布或幕墙投射， 本实施例中锥面镜 4的 设置使全反射装置 7的反射光路垂直入射到锥面镜 3上。
由图 4、 5中可以看出， 壳体包括顶面 9 (通过螺钉 13实现与激光模组 2的固定 连接）和底面 10， 顶面 9为等边三角形， 该三角形的顶角置于激光模组 2的后端（即 图中所示的左端），且该顶角的中线与激光模组 2的轴线平行且处在同一垂直平面上， 底面 10是右端端部 11为圆弧形的长方形。 使用时， 通过顶面 9的三角与固定制成 物固定即可。
图 3中所示的支撑点 12为安装时用以固定和支撑整个激光光幕用激光器。
不难看出， 以上各实施例提供的交互式投影手写感应光幕激光器， 采用锥面镜 反射产生张角大于 180 ° 的激光线， 可覆盖整个幕布或幕墙的整个布面或墙面， 且安 装时只需要安装在幕布或幕墙的顶部居中位置处即可， 无需任何尝试即可安装到位， 省时省力， 方便使用。
如图 6所示为经激光模组准直后投射出的激光光斑截面能量分布图， 由该图清 晰可见， 激光光斑长轴方向能量覆盖的面积大， 经锥面镜反射后投射在平行于光幕 22的面上后， 主要能量分布在图 7所示的圆弧半径上 20 ° 或 160 ° 处， 而一般使用 的光幕为长方形， 如此一来， 导致光幕最远处 45 ° 与 135 ° 处光能量非常低， 使得 摄像头接收效果差， 且 20 ° 或 160 ° 能量过高在使用时会产生杂光干扰， 为此， 本 实施例特在壳体 1的右端端部于激光模组的出瞳孔处设置了图 8所示的光栏 23， 用 以遮挡出瞳孔左右两侧 （即遮挡图 6所示的能量分布图的左右两侧即长轴的左右两 端处的激光） 的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离， 从而使穿过该光栏 23后出射激光经锥面镜 3后投射在平行于光幕或幕墙 22的面上的分布于 40 ° 〜50 。 范围内和 130 ° 〜140 ° 范围内的激光的光功率最大， 图 7所示为圆弧半径上 45 ° 或 135 ° 处的光能量最高， 在接近光幕或幕墙 22的长方形的最远处时， 使得 45 ° 与 135 ° 处的光能量与 90 ° 处的光能量接近或相同， 从而避免了杂光干扰， 提高了光的 实用效果， 并且在实际应用中， 当经锥面镜 3投射的光幕越接近幕墙或光幕时效果 会更好， 在图 7中， 圆弧半径的 0 ° 、 45 ° 、 90 ° 、 135 ° 和 180 ° 这五个部位的光 能量非常接近， 甚至相同， 整体的实用效果得到提升。
光栏 23的具体结构，根据准直后的激光光斑和能量分布要求设计，本实施例中， 提供的光栏 23为一顶部开设竖直缝隙 24、 内部设置左右对称的光孔 14的圆板 15， 该光孔 14为上底长、 下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、 底边短， 顶边的左右两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段 16连接的四边形；竖直缝隙 24 延伸至所述梯形、 圆形、 正方形或四边形内； 梯形、 正方形、 四边形和光栏 23的中 心点重合， 且激光模组 2的轴线垂直穿过该中心点。 如此一来， 锥面镜 3的轴线与 该中心点偏离不在同一直线上， 确切的说是锥面镜 3的轴线靠近连接部 4， 这样可以 使得大多数激光通过锥面镜 3反射后投射在平行于光幕或幕墙的面上。
图 10所示是经光栏 23遮挡后的投射的激光光斑的能量分布图， 由该图清晰可 见， 通过光栏 23遮挡了图 6所示的长轴方向上的光， 改变了光功率大的出射激光的 部位， 使得经锥面镜 3投射后的激光光幕的圆弧半径 （是以幕墙或光幕的长边的长 度为直径， 其中心点为圆心） 上 40° 到 50° 及 130。 到 140° 范围内激光能量最高， 确保了经常使用区域的光照， 避免了杂光的干扰。
由图 8可见， 壳体 1的顶部安装有一平行调节固定支架 17， 该平行调节固定支 架 17如图 11所示， 为一等腰三角板， 其顶角处开设有通孔 18 (两个底角处也各开 设有一通孔， 以配合顶部的通孔实现定位安装）， 其底边中心开设有与壳体 1顶部的 周向弧形槽 19卡和的内凹弧形豁口 20， 该周向弧形槽 19如图 12所示， 其中心设置 有一限位槽 25，内凹弧形豁口 20的中心部位则设置一插入该限位槽 25内的突块 21， 实现卡位安装。 采用圆形外壳更易于加工。
通过本实施例提供的加装光栏 23的激光光幕用激光器 （也成为交互式激光光幕 用激光器）， 可以将出瞳孔左右两侧的激光遮挡， 改变经锥面镜 3后投射在长方形光 幕或幕墙或幕布上的光能量的分布， 使得高功率的光分布在人们经常使用的区域， 同时消除杂光的干扰， 提高使用效率和效果。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种激光光幕用激光器， 包括壳体（1) 和沿轴向安装在壳体 （1) 内的激光 模组 （2)， 其特征在于： 所述壳体 （1) 的右端设置有用以反射所述激光模组 （2) 的出射激光以投射在平行于幕墙的面上的锥面镜 （3)。
2、 如权利要求 1所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述锥面镜 （3) 安 装在锥面镜固定座 （5) 上；
锥面镜 （3) 设置在激光模组 （2) 的出射激光的光路上， 且其锥顶朝向激光模 组 （2) 的瞳孔设置；
壳体（1)的右端端部通过一连接部（4)与锥面镜固定座（5)连接， 锥面镜（3) 的轴线平行于激光模组 （2) 的轴线且朝向所述连接部 （4) 一侧偏移， 使得锥面镜 (3) 的轴线与激光模组（2) 的轴线之间的距离大或等于 0mm且小或等于 4mm， 激光 模组 （2) 的出射激光经该锥面镜 （3) 反射后自锥面镜固定座 （5) 与壳体 （1) 之 间的间隙射出。
3、 如权利要求 2所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述连接部 （4) 的 平行于激光模组 （2) 的轴向的两个端部之间的夹角大或等于 90° ， 且小或等于 180
4、 如权利要求 2或 3所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述锥面镜 （3) 的轴线与激光模组 （2) 的轴线之间的距离介于 0.3〜0.7mm。
5、 如权利要求 4所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述锥面镜 （3) 的 轴线与激光模组 (2) 的轴线之间的距离是 0.4mm或 0.35mm或 0.5mm。
6、 如权利要求 2所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述锥面镜 （3) 外 套设有一透明罩 （6)。
7、 如权利要求 5所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述透明罩 （6) 是 一空心玻璃柱， 自所述壳体 （1) 内向外延伸， 并将所述锥面镜 （3) 包围在其中。
8、 如权利要求 6或 7所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述透明罩 （6) 是一环形玻璃圈， 其开口小于连接部 （4) 的宽度从而卡设在该连接部 （4) 的宽度 范围内的面上， 并且该环形玻璃圈的宽度等于锥面镜固定座 （5) 与壳体 （1) 之间 的间隙， 以将所述锥面镜 （3) 遮蔽在由锥面镜固定座 （5)、 壳体 （1)、 连接部 （4) 和透明罩 （6) 的封闭空间内。
9、 如权利要求 7所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述空心玻璃柱的内 端套设在激光模组 （2) 前端外。
10、 如权利要求 1所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 壳体 （1) 右端设置 有置于激光模组 （2) 的出瞳孔的出射光路上的全反射装置 （3)、 设置在壳体 （1) 右端且置于该全反射装置 （7) 的反射光路上的可产生张角大于 180° 的激光线的锥 面镜 （3)。
11、如权利要求 10所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述全反射装置（7) 与激光模组 （2) 的光轴成 45° 夹角。
12、 如权利要求 10或 11所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述全反射 装置 （7) 的反射面 （8) 上镀有全反射膜。
13、如权利要求 12所述的激光光幕用激光器，其特征在于：所述全反射装置（7) 是全反射镜。
14、 如权利要求 10或 11所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述锥面镜 (3) 的设置使全反射装置 （7) 的反射光路垂直入射到锥面镜 （3) 上。
15、 如权利要求 10所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述壳体 （1) 包 括顶面 （9) 和底面 （10)， 顶面 （9) 为等边三角形， 该三角形的顶角置于激光模组
(2) 的后端， 且该顶角的中线与激光模组 （2) 的轴线平行且处在同一垂直平面上， 底面 （10) 是右端端部 （11) 为圆弧形的长方形。
16、 如权利要求 1或 2或 10所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述壳体 (1) 的右端端部设置有置于所述激光模组 （2) 出瞳孔处的用以遮挡出瞳孔左右两 侧的出射激光以减小该出射激光与光轴之间的距离的光栏 （23)， 从而使穿过该光栏 (23)后出射激光经锥面镜（3)后投射在平行于幕墙的面上的分布于 40° 〜50° 范 围内和 130° 〜140° 范围内的激光的光功率最大。
17、 如权利要求 16所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述光栏 （12)为 一顶部开设竖直缝隙 （24)、 内部设置左右对称的光孔 （14) 的圆板 （15)， 该光孔
(14) 为上底长、 下底短的等腰梯形或为圆形或为正方形或为顶边长、 底边短， 顶 边的左右两端与底边的左右两端通过内凸的弧形段 （16) 连接的四边形；
所述竖直缝隙 （13) 延伸至所述梯形、 圆形、 正方形或四边形内；
所述梯形、 正方形、 四边形和光栏 （12) 的中心点重合， 且激光模组 （2) 的轴 线垂直穿过该中心点。
18、 如权利要求 16所述的激光光幕用激光器， 其特征在于： 所述壳体 （1) 的顶 部安装有一平行调节固定支架 （17)， 该平行调节固定支架 （17) 为一等腰三角板， 其顶角处开设有通孔 （18)， 其底边中心开设有与壳体 （1) 顶部的周向弧形槽 （19) 卡和的内凹弧形豁口 （20); 该周向弧形凹槽 （19) 的中心设置有一限位槽 （25)， 内凹弧形豁口 （20) 的中心部位设置一插入该限位槽 （25) 内的突块 （21)。
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