多线激光器的制作方法

1.本技术涉及三维扫描领域，特别是涉及多线激光器。


背景技术：

2.多线激光器以其高性能、高可靠性广泛适用于各种2d/3d视觉应用和检测系统。具有条纹精细、功率分布均匀、边缘清晰度等特点，最大程度提高视觉应用的成像分辨率与精度。可提供不同投射图案、不同波长和不同功率。
3.现有多线激光器中的器件按照先后位置依次为二极管、透镜、棱镜和用于光学分束的光学衍射元件，二极管作为发光器件，主要输出一种定波长的光束；透镜主要作用是将二极管发出的光束变成一束平行的准直光束，鲍威尔棱镜主要是将透镜发出的准直光束投射成线状激光线，用于光学分束的光学衍射元件是一种精密光学器件，主要是将单一的点或者线分束成指定的多点或者多线，由于用于光学分束的光学衍射元件处于多线激光器的最外端，容易造成用于光学分束的光学衍射元件的损坏。
4.目前针对相关技术中用于光学分束的光学衍射元件容易损坏的问题，尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种多线激光器，以至少解决相关技术中用于光学分束的光学衍射元件容易损坏的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种多线激光器，所述多线激光器包括：
7.激光束发生单元、光学分束单元和光学划线单元；所述光学分束单元设置于所述激光束发生单元和所述光学划线单元之间的光路上；其中，光学分束单元用于将所述激光束发生单元发射的第一激光束分为多束第二激光束；所述光学划线单元用于将每束所述第二激光束展开为可投影的线状激光线。
8.在其中一些实施例中，所述激光束发生单元包括点光源发生单元和光学处理单元，所述光学处理单元用于将所述点光源发生单元发射的光束处理为所述第一激光束。
9.在其中一些实施例中，所述点光源发生单元包括激光二极管；所述光学处理单元包括具有光学准直作用的透镜。
10.在其中一些实施例中，所述多线激光器还包括固定件，所述固定件用于固定所述光学处理单元、所述光学分束单元和所述光学划线单元，并保持所述光学处理单元与所述光学划线单元的间隔距离。
11.在其中一些实施例中，所述固定件包括第一固定组件和第二固定组件，所述第一固定组件与所述第二固定组件相互配合以形成光路通道，所述第一固定组件和所述第二固定组件的内壁沿周向开设有第一限位凹槽、第二限位凹槽和第三限位凹槽，所述第一限位凹槽、所述第二限位凹槽和所述第三限位凹槽分别将所述光学处理单元、所述光学分束单元和所述光学划线单元固定在所述光路通道内。
12.在其中一些实施例中，所述固定件还包括能够防止所述光学处理单元沿所述固定件的轴向转动的限位结构；和/或
13.所述固定件还包括能够防止所述光学分束单元沿所述固定件的轴向转动的限位结构；和/或
14.所述固定件还包括能够防止所述光学划线单元沿所述固定件的轴向转动的限位结构。
15.在其中一些实施例中，所述固定件为圆柱体，所述圆柱体的内部形成光路通道，所述固定件的两端分别开设有第四限位凹槽和第五限位凹槽，所述第四限位凹槽和第五限位凹槽分别将所述光学处理单元和所述光学划线单元固定在所述光路通道内，所述固定件的两端之间开设有第六限位凹槽，所述第六限位凹槽将所述光学分束单元固定在所述光路通道内。
16.在其中一些实施例中，所述多线激光器还包括滑动副，所述滑动副包括能够沿光路所在直线相对运动的第一滑动组件和第二滑动组件，所述第一滑动组件与所述固定件连接，所述第二滑动组件与所述点光源发生单元连接。
17.在其中一些实施例中，所述多线激光器还包括：遮罩，所述遮罩设置于所述光学划线单元的光路出口，并提供有能够阻挡靠近所述遮罩外周的线状激光线通过的出光孔。
18.在其中一些实施例中，所述遮罩包括套筒和筒底，所述遮罩通过所述套筒套设于所述光学划线单元的光路出口，所述筒底开设有所述出光孔。
19.在其中一些实施例中，所述出光孔为矩形，所述矩形的其中一对平行边与所述线状激光线的投影平行。
20.在其中一些实施例中，所述套筒套设于所述光学划线单元的光路出口，并能够沿光路所在直线相对所述光学划线单元相对运动，以及所述套筒还包括能够将所述套筒固定在距离所述光学划线单元的预设位置的锁止结构。
21.在其中一些实施例中，所述遮罩包括第一遮挡片和第二遮挡片，所述第一遮挡片和所述第二遮挡片固定在所述光学划线单元的光路出口，且所述第一遮挡片和所述第二遮挡片之间的间隙形成所述出光孔。
22.在其中一些实施例中，所述光学分束单元包括：用于光学分束的光学衍射元件。
23.在其中一些实施例中，所述光学划线单元包括鲍威尔棱镜。
24.第二方面，本技术实施例提供了一种三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪包括如上第一方面所述的多线激光器。
25.相比于相关技术，本技术实施例提供的多线激光器，包括激光束发生单元、光学分束单元和光学划线单元；所述光学分束单元设置于所述激光束发生单元和所述光学划线单元之间的光路上；其中，光学分束单元用于将所述激光束发生单元发射的第一激光束分为多束第二激光束；所述光学划线单元用于将每束所述第二激光束展开为可投影的线状激光线，解决了用于光学分束的光学衍射元件容易损坏的问题，实现了对用于光学分束的光学衍射元件的保护，减少了多线激光器的长度。
26.本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图一；
29.图2是根据本实用新型实施例的遮罩结构示意图一；
30.图3是根据本实用新型实施例的遮罩结构示意图二；
31.图4是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图二；
32.图5是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图三；
33.图6是根据本实用新型实施例的鬼影点示意图。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。基于本技术提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本技术公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本技术揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
35.在本技术中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本技术所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。
36.除非另作定义，本技术所涉及的技术术语或者科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本技术所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本技术所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
37.本实施例中，提供了一种多线激光器，包括：
38.激光束发生单元、光学分束单元和光学划线单元；光学分束单元设置于激光束发生单元和光学划线单元之间的光路上；其中，光学分束单元用于将激光束发生单元发射的第一激光束分为多束第二激光束；光学划线单元用于将每束第二激光束展开为可投影的线状激光线。
39.通过上述方式，通过将光学分束单元设置于激光束发生单元和光学划线单元之间的光路上，实现了对用于光学分束的光学衍射元件的保护，减少了多线激光器的长度。
40.在其中一些实施例中，激光束发生单元包括点光源发生单元和光学处理单元，光学处理单元用于将点光源发生单元发射的光束处理为第一激光束。
41.通过上述方式，通过光学处理单元将点光源发生单元发射的光束处理为第一激光束，实现了将点光源发出的光束转化为对应的第一激光束。
42.在其中一些实施例中，点光源发生单元包括激光二极管；光学处理单元包括具有光学准直作用的透镜。
43.通过上述方式，实现了将点光源发出的伞状光束转化为一束平行的准直光束。
44.在其中一些实施例中，多线激光器还包括固定件，固定件用于固定光学处理单元、光学分束单元和光学划线单元，并保持光学处理单元与光学划线单元的间隔距离。
45.在本实施例中，改变光学处理单元与光学划线单元的间隔距离会影响多线激光器扫描的质量，因此，在本实施例中，固定光学处理单元与光学划线单元的间隔距离。
46.通过上述方式，实现了光学处理单元、光学分束单元和光学划线单元的固定。
47.图1是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图一，如图1所示，固定件包括第一固定组件11和第二固定组件12，第一固定组件11与第二固定组件12相互配合以形成光路通道，第一固定组件11和第二固定组件12的内壁沿周向开设有第一限位凹槽13、第二限位凹槽14和第三限位凹槽15，第一限位凹槽13、第二限位凹槽14和第三限位凹槽15分别将光学处理单元16、光学分束单元17和光学划线单元18固定在光路通道内。
48.通过上述方式，通过第一限位凹槽、第二限位凹槽和第三限位凹槽分别将光学处理单元、光学分束单元和光学划线单元固定在光路通道内，实现了光学处理单元、光学分束单元和光学划线单元的固定，把光学分束单元通过凹槽设置于固定件的内部，减少了多线激光器的长度，另外，把光学处理单元、光学分束单元和光学划线单元固定在固定件中，作为一个整体完成成像及对焦工作，减少外部金属支持结构数量。
49.在其中一些实施例中，固定件还包括能够防止光学处理单元沿固定件的轴向转动的限位结构；和/或
50.固定件还包括能够防止光学分束单元沿固定件的轴向转动的限位结构；和/或
51.固定件还包括能够防止光学划线单元沿固定件的轴向转动的限位结构。
52.在其中一些实施例中，多线激光器还包括滑动副，滑动副包括能够沿光路所在直线相对运动的第一滑动组件和第二滑动组件，第一滑动组件与固定件连接，第二滑动组件与点光源发生单元连接。
53.通过上述方式，通过第一滑动组件和第二滑动组件来调整固定件的光学处理单元与光源发生单元之间的距离，实现了光学处理单元焦距的调整。
54.在其中一些实施例中，固定件为圆柱体，圆柱体的内部形成光路通道，固定件的两端分别开设有第四限位凹槽和第五限位凹槽，第四限位凹槽和第五限位凹槽分别将光学处理单元和光学划线单元固定在光路通道内，固定件的两端之间开设有第六限位凹槽，第六限位凹槽将光学分束单元固定在光路通道内。
55.通过上述方式，将光学处理单元、光学划线单元以及光学分束单元固定在光路通道内，减少组装结构，提高了组装效率，提升了成线质量。
56.在其中一些实施例中，多线激光器还包括：遮罩，遮罩设置于光学划线单元的光路出口，并提供有能够阻挡靠近遮罩外周的线状激光线通过的出光孔。
57.在本实施例中，光学分束单元将激光束发生单元发射的第一激光束分为多束第二激光束，假设光学分束单元为用于光学分束的光学衍射元件，可以通过调节光学衍射元件表面的相位使第一激光束分为11束第二激光束，然而调节相位的过程是一个重复迭代
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计算
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验证的过程，最终的设计的相位是取了这个过程中做接近要求的一个相位分布，这个相位分布只能最接近一开始设定的目标，一开始设定的目标为将一束第一激光束分为11束第二激光束，但不可能完全达到目标，因此，在11束第二激光束的最边缘处会产生一些多余的第二激光束，光学划线单元将多余的第二激光束展开为多余的线状激光线，多余的线状激光线存在于遮罩的外周，通过遮罩可以将遮罩外周多余的线状激光线去除掉。
58.通过上述方式，实现了遮罩外周多余线状激光线的去除，避免多余的激光线对扫描的结果造成影响。
59.图2是根据本实用新型实施例的遮罩结构示意图一，如图2所示，遮罩包括套筒21和筒底22，遮罩通过套筒套设于光学划线单元的光路出口，筒底开设有出光孔23。
60.在本实施例中，出光孔的形状不做限定，假设有11束第二激光束，光学划线单元将11束第二激光束展开为11条线状激光线，出光孔可以将11条线状激光线发射出去，但不会将除了这11条线状激光线以外的线状激光线发射出去。
61.在其中一些实施例中，出光孔为矩形，矩形的其中一对平行边与线状激光线的投影平行。
62.假设有11条相互平行的线状激光线，11条线状激光线中最长的线状激光线长度为l，第一条激光线到底11条激光线之间的距离为h，矩形的长大于l，宽大于h。
63.通过上述方式，实现了将所有的线状激光线通过矩形的出光孔发射出去。
64.在其中一些实施例中，套筒套设于光学划线单元的光路出口，并能够沿光路所在直线相对光学划线单元相对运动，以及套筒还包括能够将套筒固定在距离光学划线单元的预设位置的锁止结构。
65.假设光学划线单元发出的11条线状激光线的角度发生变化，则需要通过套筒沿光路所在直线相对光学划线单元相对运动，以使矩形出光孔的一对平行边与线状激光线的投影平行，当套筒的位置调整好后，通过锁止结构将套筒固定在距离光学划线单元的预设位置。
66.图3是根据本实用新型实施例的遮罩结构示意图二，如图3所示，遮罩包括第一遮挡片31和第二遮挡片32，第一遮挡片31和第二遮挡片32固定在光学划线单元的光路出口，且第一遮挡片31和第二遮挡片32之间的间隙形成出光孔。
67.在本实施例中，第一遮挡片和第二遮挡片能够阻挡多余的线状激光线，比如，光学划线单元发出11条线状激光线，11条线状激光线的两旁会有干扰扫描结果的多余线状激光线，通过第一遮挡片和第二遮挡片能够阻挡11条线状激光线的两旁会有干扰扫描结果的多余线状激光线。
68.通过上述方式，实现了对多余线状激光线的阻挡。
69.在其中一些实施例中，光学分束单元包括：用于光学分束的光学衍射元件。
70.在其中一些实施例中，光学划线单元包括鲍威尔棱镜。
71.需要说明的是，鲍威尔棱镜是一种光学成线棱镜，它使激光束通过后可以最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条直线。
72.本技术还提供了一种三维激光扫描仪，包括上述任一实施例的多线激光器。
73.下面通过优选实施例对本技术实施例进行描述和说明。
74.图4是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图二，如图4所示，该多线激光器包括：二极管401、透镜402、用于分束的光学衍射元件403、鲍威尔棱镜404、第一固定件405和第二固定件409，二极管401与鲍威尔棱镜404之间形成光路通道，第一固定件405的两端分别开设有第四限位凹槽406和第五限位凹槽407，第四限位凹槽406和第五限位凹槽407分别将透镜402和鲍威尔棱镜404固定在光路通道内，第一固定件405的两端之间开设有第六限位凹槽408，第六限位凹槽408将光学衍射元件403固定在光路通道内，第二固定件409中开设有第七限位凹槽410，第七限位凹槽410将二极管401固定在光路通道中，第一固定件405与第二固定件409之间留有间隙，使第一固定件405与第二固定件409之间发生相对滑动。
75.通过上述方式，将光学衍射元件放置于透镜与鲍威尔棱镜之间，防止光学衍射元件被刮伤，同时，鲍威尔棱镜、光学衍射元件、透镜及固定件作为一个整体，完成成像及对焦工作，缩短激光器整体长度，减少组装结构，提高了组装效率，提升了成线质量。
76.图5是根据本实用新型实施例的一种多线激光器结构示意图三，如图5所示，激光器还包括遮罩51，遮罩设置于鲍威尔棱镜404的光路出口，遮罩包括套筒和筒底，筒底开设有矩形的出光孔，矩形出光孔的一对平行边与线状激光线平行，筒底能够阻挡靠近遮罩外周的鬼影线。
77.在本实施例中，二极管发出一定波长的光束，透镜处理二极管发出的光束得到第一激光束，光学衍射元件将发射的第一激光束分为多束第二激光束，假设可以通过调节光学衍射元件表面的相位使第一激光束分为11束第二激光束，然而调节相位的过程是一个重复迭代
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计算
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验证的过程，最终的设计的相位是取了这个过程中做接近要求的一个相位分布，这个相位分布只能最接近一开始设定的目标，一开始设定的目标为将一束第一激光束分为11束第二激光束，但不可能完全达到目标，因此，在11束第二激光束的最边缘处会产生一些多余的第二激光束，各个第二激光束打在一个平面上会形成多个光斑点，假设目标生成的11束第二激光束在平面形成的光斑点为驻点，多余的第二激光束在平面上形成的光斑点为鬼影点，图6是根据本实用新型实施例的鬼影点示意图，光学衍射元件将多余的第二激光束展开为多余的线状激光线，多余的线状激光线存在于遮罩的外周，通过遮罩可以将遮罩外周多余的线状激光线去除掉。
78.通过上述方式，阻挡了遮罩外周多余的线状激光线，提高了多线激光器扫描的精度。
79.本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
80.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因
此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。