专利名称：一种输出十字线光斑的激光器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学器械，特别涉及到一种投线仪用的输出绿光十字线光斑的激光器。
背景技术：
在激光器的许多应用领域如激光投线仪中，都希望能有一种成本低、体积小、性能稳定的激光器。激光投线仪中所需要的激光光斑是线条性，通常用一个柱透镜来将圆形光斑转化成线光斑，目前的激光投线仪如果要投出几条线，就需要用到好几支绿光模组，红光激光投线仪也是这样做的。对于正在发展中的绿光激光投线仪来说，由于微型化的绿光激光器成本和功耗相对半导体红光激光器来说要高得多，这种做法就会存在一些现实问题， 一是成本高，二是功耗大，三是体积太大。在绿光投线仪中，如果能减少绿光激光器的数量， 必将大副度降低成本，减少功耗。目前比较普遍的一种减少绿光激光器的数量做法就是利用45°放置分光片，将一束光分成两束，然后每一束光分别加上一个柱透镜，变成两个线光斑，然而该方法存在一些问题，如由于镀膜的限制分光不均勻，导致两条线明暗变化显著。另外，45°分光片的存在也导致体积变大，模组装配困难。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种投影仪用的输出十字线光斑的激光器。本实用新型的输出十字线光斑的激光器要达到输出两线的质量好、效率高并且功耗小，还要求激光器的结构简单、体积小巧和制作成本低。为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下一种输出十字线光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、扩束准直系统和十字线输出系统，所述的扩束准直系统由扩束透镜和准直透镜同轴排列组成， 所述的十字线输出系统包括丁字形排列的两个柱透镜，其中第一柱透镜的直径较第二柱透镜的直径大，且第一柱透镜的端部不留缝隙地紧贴于第二柱透镜中部的侧边上；所述激光光源射出的激光光束经过扩束准直系统扩束和准直，形成的光斑照射于第一柱透镜和第二柱透镜的交界处入射，经第一柱透镜和第二柱透镜出射十字线光斑。在本实用新型的输出十字线光斑的激光器中，所述的十字线输出系统中还包括有机械件，所述的第一柱透镜和第二柱透镜放置于所述的机械件中，该机械件上设置有两个垂直相交的第一圆孔和第二圆孔，在沿着机械件轴向上还有一个通光圆孔，称作轴向孔，所述的第一圆孔两端贯通，第二圆孔一端敞开另一端与所述的第一圆孔连通，所述的第二柱透镜置于第一圆孔中，且第二透镜在轴向孔的部分露出，作为通光部分)，所述机械件上为第二柱透镜的中部设有透光方槽，所述第一柱透镜的一端插于第二圆孔内且不留缝隙地紧贴于第二柱透镜中部，第二柱透镜的中部通过轴向孔的部分作为通光面，所述机械件上为第一柱透镜的中部也设有透光方槽。[0008]在本实用新型的输出十字线光斑的激光器中，所述的机械件上还设有十字光线的直线度调节系统，该直线度调节系统为设置在机械件上的三个调节螺钉，其中两个螺钉拧在位于第二柱透镜所处的第一圆孔处的两个螺钉孔中，该两个螺钉孔内的螺钉分别抵于第二柱透镜的两端，一个螺钉拧在位于第二圆孔延长线位置的机械件上。基于上述技术方案，本实用新型输出十字线光斑的激光器与现有技术相比具有如下技术优点1.本实用新型将两根柱透镜置于一个机械件上，可以保持二者形成的丁字形的十字线输出系统准确可靠，根据输出总光功率设定了二者的距离和直径大小，可以保证本实用新型的激光器输出十字线光斑，使得投线仪中所用的绿光激光器成线质量高，制作成本低。2.本实用新型在机械件上设置了直线度调节系统，该系统通过三个螺钉来调节两个柱透镜的倾斜度，可以使十字线光斑中的两线保持足够的直线度。3.本实用新型的激光器通过简单的机械机构和光学器件就能够使得绿光激光模组输出十字线光斑，使得其在投线仪中应用效果良好，减低了制作成本，并且成线效果十分好，具有很强的实用性。
图1是本实用新型输出十字线光斑的激光器的光路侧视状态示意图。图2是本实用新型输出十字线光斑的激光器的光路正视及成像状态示意图。图3是本实用新型输出十字线光斑的激光器中的机械件的外形结构示意图。图4是本实用新型输出十字线光斑的激光器中的两个柱透镜位置确定方法的示意图。
具体实施方式
下面我们结合附图和具体的实施例来对本实用新型输出十字线光斑的激光器做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解本实用新型的结构组成和工作过程，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。先请看图1和图2，图1是本实用新型输出十字线光斑的激光器的光路侧视状态示意图，图2是本实用新型输出十字线光斑的激光器的光路正视及成像状态示意图。由图可知，本实用新型输出十字线光斑的激光器在结构主要包括有激光光源101、扩束准直系统 102和十字线输出系统。其中，扩束准直系统由扩束透镜和准直透镜同轴排列组成，扩束透镜靠近激光光源，激光光源输出的激光光束首先经过扩束，使得光束变大，同时发散角也变大，再经过准直透镜后减小发散角，使得光束直线输出，获得比激光光源输出光斑较大的接近圆形的光斑1。十字线输出系统包括丁字形排列的两个柱透镜，其中第一柱透镜2的直径较第二柱透镜3的直径大，且第一柱透镜2的端部不留缝隙地紧贴于第二柱透镜3中部的侧边上。在本实用新型的激光器中，激光光源射出的激光光束经过扩束准直系统扩束和准直，形成的光斑1照射于第一柱透镜2和第二柱透镜3的交界处入射，经第一柱透镜2和第二柱透镜3出射十字线光斑。图2中的横向光线4和纵向光线5，两条光线形成十字形光斑。在本实用新型的输出十字线光斑的激光器中，如图3所示，所述的十字线输出系统中还包括有机械件，第一柱透镜2和第二柱透镜3放置于所述的机械件中，设置机械件的目的是为了两个柱透镜保持精确地垂直方式，并且控制二者之间的距离。为了放置两个柱透镜，我们在机械件上设置有两个垂直相交的第一圆孔204和第二圆孔207，所述的第一圆孔204两端贯通，第二圆孔207 —端敞开另一端与所述的第一圆孔204连通。第二柱透镜2置于第一圆孔204中，且第二柱透镜2的两端露出以作为输出端，机械件上为第二柱透镜3的两个输出端设有透光方槽206。上述第一柱透镜2的一端插于第二圆孔207内且不留缝隙地紧贴于第二柱透镜3的中部，第二柱透镜3的另一端露出于第二圆孔207以作为输出端，所述机械件上为第一柱透镜2的输出端也设有透光方槽 205。在本实用新型的输出十字线光斑的激光器中，所述的机械件上还设有十字光线的直线度调节系统，该直线度调节系统为设置在机械件上的三个调节螺钉，其中两个螺钉拧在位于第二柱透镜3所处的第一圆孔204处的两个螺钉孔201和203中，该两个螺钉孔内的螺钉分别抵于第二柱透镜3的两端，一个螺钉拧在位于第二圆孔207延长线位置的机械件上。通过调节螺钉孔内的螺钉，可以微调柱透镜的纵向倾斜度，从而调节两光线的直线度。激光圆光束垂直入射在丁字形放置的两根柱透镜的正上面，如发现十字线的两条线有弯曲，则通过调节这三个调节螺孔上的螺钉，使得十字线两线保持足够的直线度。本实用新型的激光器中，两个柱透镜的位置和直径控制可以来确定输出水平光线和垂直光线的亮度和宽度。且两者之间相对光斑中心位置经过如下条件确定即保证光斑通过两柱透镜的总功率最大，同时分别通过两柱透镜的功率尽可能相同。本实用新型中两支柱透镜的直径是不同的，直径的具体大小以及两柱透镜所在的具体位置通过该方法确定，即激光器光斑经过扩束准直后的近似圆光斑打在两支柱透镜上，通过两支柱透镜的光功率近似一致，同时保证通过两柱透镜的总光功率最大。其中粗的第一柱透镜一端抵在细的第二柱透镜的侧面，防止两者之间有间隙漏光。同时，为了不挡住经第二柱透镜转化后的线光束，可将第一柱透镜与第二柱透镜的输出面放一样高的位置。经过扩束准直后的光束照射到十字线输出系统上如图4所示，圆形表示光斑，通常为高斯分布，si表示光斑通过柱透镜Iensl的面积，所通过的功率用Pl表示，Pl是Iensl 的直径dl和相对光斑的位置xl的函数即可表示为Pl (dl, xl)。同理，s2表示光斑通过柱透镜lenS2的面积，所通过的功率用P2表示，P2是lenS2的直径d2和相对光斑的位置x2的函数，即可表示为 P2(d2，x2)，因此根据 Pl(dl，xl) ^ P2(d2,x2)以及 Pl (dl，xl)+P2 (d2，x2) 需取最大值，同时考虑两光线的粗细一致性，和其中粗的柱透镜一端抵在细柱透镜的侧面， 防止两者之间有间隙漏光，即可基本确定dl，d2，xl, x2,也就是两柱透镜的直径和相对放置的位置。
权利要求1.一种输出十字线光斑的激光器，其特征在于，所述的激光器包括有激光光源、扩束准直系统和十字线输出系统，所述的扩束准直系统由扩束透镜和准直透镜同轴排列组成，所述的十字线输出系统包括丁字形排列的两个柱透镜，其中第一柱透镜的直径较第二柱透镜的直径大，且第一柱透镜的端部不留缝隙地紧贴于第二柱透镜中部的侧边上；所述激光光源射出的激光光束经过扩束准直系统扩束和准直，形成的光斑照射于第一柱透镜和第二柱透镜的交界处入射，经第一柱透镜和第二柱透镜出射十字线光斑。
2.根据权利要求1所述的一种输出十字线光斑的激光器，其特征在于，所述的十字线输出系统中还包括有机械件，所述的第一柱透镜和第二柱透镜放置于所述的机械件中，该机械件上设置有两个垂直相交的第一圆孔和第二圆孔，在沿着机械件轴向上还有一个通光圆孔，称作轴向孔，所述的第一圆孔两端贯通，第二圆孔一端敞开另一端与所述的第一圆孔连通，所述的第二柱透镜置于第一圆孔中，且第二透镜在轴向孔的部分露出，作为通光部分，所述机械件上为第二柱透镜的中部设有透光方槽，所述第一柱透镜的一端插于第二圆孔内且不留缝隙地紧贴于第二柱透镜中部，第二柱透镜的中部通过轴向孔的部分作为通光面，所述机械件上为第一柱透镜的中部也设有透光方槽。
3.根据权利要求2所述的一种输出十字线光斑的激光器，其特征在于，所述的机械件上还设有十字光线的直线度调节系统，该直线度调节系统为设置在机械件上的三个调节螺钉，其中两个螺钉拧在位于第二柱透镜所处的第一圆孔处的两个螺钉孔中，该两个螺钉孔内的螺钉分别抵于第二柱透镜的两端，一个螺钉拧在位于第二圆孔延长线位置的机械件上。
4.根据权利要求2所述的一种输出十字线光斑的激光器，其特征在于，所述激光由扩束准直系统形成的光斑通过所述第一柱透镜和第二柱透镜的光功率相同。
专利摘要本实用新型涉及一种输出十字线光斑的激光器，所述的激光器包括有激光光源、扩束准直系统和十字线输出系统，所述的扩束准直系统由扩束透镜和准直透镜同轴排列组成，所述的十字线输出系统包括丁字形排列的两个柱透镜，其中第一柱透镜的直径较第二柱透镜的直径大，且第一柱透镜的端部不留缝隙地紧贴于第二柱透镜中部的侧边上；所述激光光源射出的激光光束经过扩束准直系统扩束和准直，形成的光斑照射于第一柱透镜和第二柱透镜的交界处入射，经第一柱透镜和第二柱透镜出射十字线光斑。本实用新型的输出十字线光斑的激光器输出十字线光斑中两线的质量好、效率高并且功耗小，整个激光器的结构简单、体积小巧并且制作成本低。
文档编号H01S3/00GK202276058SQ201120376300
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者马英俊 申请人:浙江合波光学科技有限公司, 马英俊