专利名称：可调式激光准直管装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种激光准直管组件。
背景技术：
在流式细胞计使用时，需要由激光器提供满足设计要求的平行光束。一般激光器主要分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器，有时候出于成本、能耗、体积和重量的考虑，需要选择半导体激光器作为光源。相对而言，半导体激光器体积小、效率高、寿命长、携带和使用方便，其成本相对也要低很多。但是半导体激光器产生的激光束也由于其P-N结发光和平行平面腔式解理面的特点，产生的激光束也并非高斯光束，光束截面也并非圆形，而近似为矩形；同时它的发光有纵向发散角(5°～10°)和横向发散角(40°～60°)两个发散角，其光束的发散角很大且方向性并不是太好。因此用半导体激光器做平行光光源时应该用准直透镜再进行准直，也就设计出相应的准直管组件，用以提供所需要的激光光源。该准直管组件是由半导体激光器、非球面准直透镜和准直管组成，将半导体激光器的激光发射面放在非球面准直透镜的物方焦平面上，这样根据近轴几何光学原理，发散的激光光束经过非球面透镜后形成平行光束。
现有激光准直管组件中，需要对准直透镜出射的光束进行检验以判断其是否为平行光及该平行光束的束径大小是否满足要求，该检验方法一般有如下两种方案一请参阅图1，安排好光路后(箭头代表激光行进的路程)，一边微量调节准直透镜80的位置，一边观察激光经过两个反光镜81反射后在投影屏83上形成的光斑。当投影屏83上的光斑会聚成最小状态时，即可认为准直管输出的激光近似为平行光。其利用的原理就是平行光的会聚焦点在无穷远处，那么在相对远处(例如5～6米)激光聚焦时就近似认为是平行光。
方案二由于平行光的发散很小，在很长的一段距离内，光斑的大小变化很小，因此在不同距离观察激光光斑的大小应该相同。请参阅图2，激光器70发射的激光经过经过准直透镜71准直后投射到投影屏上，在光路中不同的两个位置，用投影屏72、73截取光斑，比较两处光斑74、75的大小，当两个光斑74、75大小近似相等时，便可以确定激光器70发射出来的激光光束近似平行光。
当通过上述两种方式检验出光束不平行时，则需要对该准直管组件进行调节。该等调节方式包括两种1)利用简单的夹具手动调节肉眼直接观察，但是手持夹具调节准直透镜时容易发生抖动，不利于观察，而且激光的光强一般也远大于自然的环境光，长时间用肉眼观察对人员的视力也会有不良影响；另外由于激光束的直径是很细小的，且衍射和散射的存在导致光斑的边界十分模糊，直接用肉眼进行观察和判定会有困难；2)将准直透镜镜片固定在一调节螺帽内，并将该调解螺帽套在准直管的前端，用手转动该调节螺帽来调节准直透镜镜片的位置，但是该种调节方式十分不方便，而且调节稳定性也较差。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种能稳定和方便调节准直透镜位置的激光准直管组件。
本实用新型的目的是这样实现的该可调式激光准直管装置包括第一组件和第二组件，该第一组件与第二组件插接并可相对其转动，该第一组件包括准直管、半导体激光器及准直透镜，该准直管具有轴向贯穿的空腔，该半导体激光器固设于该空腔内，该准直透镜包括准直透镜镜片和镜座，该镜座与准直管空腔的腔壁螺纹配合，该准直透镜镜片安装在该镜座内，该第二组件包括透镜安装座及会聚透镜，该透镜安装座固定设置且具有轴向贯穿的空腔，会聚透镜固设于该空腔内并位于准直透镜出射光的一侧。
所述的第二组件还包括滤光片，该滤光片固设于透镜安装座的空腔内，并位于会聚透镜出射光的一侧。
所述的会聚透镜出射光的一侧还设有CCD镜片，该CCD镜片安装在CCD镜片座上，该CCD镜片座安装在滑块上，该滑块通过滑动副安装在导轨上，且该滑块上还设有用于将滑块锁止在导轨上的紧固件。
所述的准直透镜的镜座靠近透镜安装座的位置设有凹槽，该透镜安装座靠近该镜座的位置设有凸起，该凸起插入该凹槽内。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点通过旋转准直管的尾端即可使准直透镜在准直管的空腔内前后运动，实现准直透镜镜片与半导体激光器发射面之间相对位置的调节，不仅使整个装置结构紧凑，而且便于使用者调节，同时由于准直透镜与准直管为螺纹配合，所以调节稳定可靠。
图1是第一种现有的激光准直管调节方式的原理图。
图2是第二种现有的激光准直管调节方式的原理图。
图3是本实用新型可调式激光准直管装置的准直管、准直透镜组装前的立体分解图。
图4是本实用新型可调式激光准直管装置的剖面图。
图5是本实用新型可调式激光准直管装置的装配结构图。
图6是本实用新型的光学原理图。
具体实施方式请参阅图3至图6，本实用新型可调式激光准直管装置包括插接配合的第一、第二组件，且该第一组件可相对第二组件转动。该第一组件包括准直管1、半导体激光器2及准直透镜3，该准直管1用于定位该半导体激光器2和准直透镜3，该半导体激光器2用于发射激光，该准直透镜3用于将发散的激光光束准直以形成平行光束。该准直管1中部设有沿光轴方向贯穿的空腔11，该半导体激光器安装在该空腔11内。该准直透镜3由镜座31和非球面的准直透镜镜片32组成，该镜座31中部设有沿光轴方向贯穿的空腔311，该镜座31的外壁上具有螺纹312，准直管空腔11的腔壁上与该镜座32配合的位置也对应设有螺纹12，从而实现该准直透镜3与该准直管1的螺纹配合，该准直透镜镜片32嵌入到该空腔311内。另外，该准直透镜3上还套设有密封圈14以增强其与准直管1间的密封性能。
该第二组件包括透镜安装座4及会聚透镜5。该透镜安装座4用于安装会聚透镜5，该会聚透镜5用于将自准直透镜3出射的平行光束进行会聚。该透镜安装座4中部沿光轴方向贯穿有空腔41，该会聚透镜5嵌入该空腔41内，且该会聚透镜5位于该准直透镜3出射光的一侧。该第二组件还包括嵌入透镜安装座4的空腔41内的中性滤光片6，且该滤光片6位于该会聚透镜5出射光的一侧。该半导体激光器2的激光发射面21、准直透镜镜片32及会聚透镜5同轴线。另外，于该准直透镜3的镜座31靠近透镜安装座4的前端凹入形成有凹槽33，于该透镜安装座4靠近该镜座31的尾端凸伸形成有凸起42，该凸起42插入该凹槽33内，从而实现该准直透镜3和该透镜安装座4的连接，并且通过该凸起42和凹槽33的配合限制准直管1于光轴方向的移动。
该可调式激光准直管装置还可包括CCD镜片座8及CCD镜片7，该CCD镜片座8安装在一滑块9上，该滑块9通过滑动副安装在一导轨10上而可相对该导轨10沿光轴方向移动，且该滑块9上还设有用于将该滑块9锁止在导轨10上的紧固件91。该CCD镜片7安装在该CCD镜片座8上，其光电靶面位于会聚透镜5的物方焦平面上，且该CCD镜片7的光电靶面与会聚透镜5同轴线。本实施方式中，如CCD镜片7的光电靶面不位于会聚透镜5的物方焦平面上，则可通过将载有CCD镜片7的滑块9沿着导轨10移动而进行调节。
该可调式激光准直管装置安装时，透镜安装座4通过支撑块43固定在机座44上，即该透镜安装座4为固定设置，准直管1沿光轴方向插入该支撑块43并可相对该支撑块43绕光轴转动，且准直透镜3镜座31的凹槽33与透镜安装座4的凸起42插接。轻微旋转准直管1的后端，通过准直透镜3上镜座31与准直管1腔壁内的螺纹12的导向伸缩，使准直透镜3可在该空腔11内前后滑动，从而调节准直透镜3相对半导体激光器激光2发射面21的相对位置，直到将半导体激光器的激光发射面21调节到准直透镜3的物方焦平面为止。该会聚透镜5用于将准直管1输出的平行光束会聚，当其输出的光束会聚成最小光斑时即可确定准直管1输出的激光是一束平行光，则准直调节完成。确认是否调节到设计需求的过程如下首先给半导体激光器2通入电源打开半导体激光器2，半导体激光器2开始发射出的激光是散色角较大的相对散光，通过准直透镜后被收敛会聚；CCD镜片7的光电感应靶面在会聚透镜5的物方焦平面上，如果是一束平行光通过会聚透镜5，则该光束会会聚到CCD镜片7的光电感应靶面上，此时在光电感应靶面上的光斑是最小的。通过图像采集卡将感应到的激光光斑的光学信号经过转换和处理显示到显示屏上，经过等比例的放大，在显示屏上的观察判断就比较清晰明确。通过上述的装置，在调节准直管1的过程中就可以通过观察显示屏上的光斑变化来判断调节方向和调节的准确位置。实际操作时，一边微量旋转准直管1一边观察光斑变化的趋势，当调节过程中观察到光斑的面积最小时，就说明激光聚焦在CCD镜片7的光电感应靶面上，根据光路的可逆性判定透过会聚透镜的激光是一束平行光，也就是说准直管输出的是一束平行光，而此刻准直透镜的位置就是设计所需求的位置。
本实用新型可调式激光准直管装置具有如下优点1.方便整个调节过程是连续的，在连续调节准直透镜时观察光斑的大小变化，当光斑最小时，便是设计需求的准直透镜正确位置；2.可靠光斑通过CCD采集光学信号，再通过图像采集卡的处理在显示屏上放大显示出来，光斑的变化可以更准确地判定，同时也可通过软件实时显示光斑的长短轴的数值；3.一致性好即便调节检测过程或装置的设计结构有误差，其误差也是一致的、系统的、也便于后续标定和产品的一致性的提高；4.可以对准直管组件自身存在的问题进行观察、判定和确认问题方向由于半导体激光器与准直管用于配合的部位的厚度只有约1mm的厚度，所以该半导体激光器可能会偏离光轴，由于准直透镜的焦距很短，有效焦距一般为6.2mm，后焦距为3.3mm，少量的离轴就会带来很大的相差，通过对CCD镜片上的激光光斑的图像分析即可发现和确认问题，以找到解决问题的方法，甚至更换准直管组件。
5.进行调节时，通过旋转准直管的尾端来调节准直透镜相对半导体激光器激光发射面的位置，这样可以使结构更加紧凑，调节更加方便，调节的稳定性和效率也会大大提高。
6.通过中性滤光片的设置，可以在不改变激光的模态和能量分布状况的前提下，对激光光束进行衰减，以避免激光能量太强导致CCD镜片的光电靶面感应饱和，从而不能正确显示激光光斑的大小。
权利要求1.一种可调式激光准直管装置，包括第一组件，该第一组件包括准直管、半导体激光器及准直透镜，该准直管具有轴向贯穿的空腔，该半导体激光器固设于该空腔内，该准直透镜包括准直透镜镜片和镜座，该镜座与准直管空腔的腔壁配合，该准直透镜镜片安装在该镜座内，其特征在于该镜座与准直管空腔的腔壁螺纹配合，该第一组件与一第二组件插接并可相对其转动，该第二组件包括透镜安装座及会聚透镜，该透镜安装座固定设置且具有轴向贯穿的空腔，会聚透镜固设于该空腔内并位于准直透镜出射光的一侧。
2.如权利要求1所述的可调式激光准直管装置，其特征在于所述的第二组件还包括滤光片，该滤光片固设于透镜安装座的空腔内，并位于会聚透镜出射光的一侧。
3.如权利要求1所述的可调式激光准直管装置，其特征在于所述的会聚透镜出射光的一侧还设有CCD镜片，该CCD镜片安装在CCD镜片座上，该CCD镜片座安装在滑块上，该滑块通过滑动副安装在导轨上，且该滑块上还设有用于将滑块锁止在导轨上的紧固件。
4.如权利要求1所述的可调式激光准直管装置，其特征在于所述的准直透镜的镜座靠近透镜安装座的位置设有凹槽，该透镜安装座靠近该镜座的位置设有凸起，该凸起插入该凹槽内。
专利摘要本实用新型可调式激光准直管装置包括第一组件和第二组件，该第一组件与第二组件插接并可相对其转动，该第一组件包括准直管、半导体激光器及准直透镜，该准直管具有轴向贯穿的空腔，该半导体激光器固设于该空腔内，该准直透镜包括准直透镜镜片和镜座，该镜座与准直管空腔的腔壁螺纹配合，该准直透镜镜片安装在该镜座内，该第二组件包括透镜安装座及会聚透镜，该透镜安装座固定设置且具有轴向贯穿的空腔，会聚透镜固设于该空腔内并位于准直透镜出射光的一侧。通过旋转准直管的尾端即可使准直透镜在准直管的空腔内前后运动，实现准直透镜镜片与半导体激光器发射面之间相对位置的调节，使整个装置结构紧凑，且调节更加稳定方便。
文档编号G01B11/00GK2906663SQ20062005569
公开日2007年5月30日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者傅英铤, 李迎春, 楚建军 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司