[实用新型]激光指示笔发光头光学机械结构

说明书

本实用新型为一种以激光二极管为光源的便携式激光指示笔发光头部分的光学机构结构。

由于激光二极管在工程实际中有着极其广泛的应用，故在该领域得到了飞速发展，随着半导体激光器生产工艺的不断改善和提高，除了减小了外形尺寸及增加使用寿命外，激光波长也减小到可见光的范围。由于激光的特殊性能，目前的激光二极管也已用到激光全息，激光光纤通讯，激光光刻机，激光光盘机，激光准直仪及激光防盗报警系统等各个领域之中。

目前，短波长的激光二极管发展迅速，其产品质量也非常可靠。例如，以红光的激光二极管为光源制成远距离的激光指示笔（或称激光教鞭）就是一种十分理想的实用器材。由于该激光光源体积小、功耗低、寿命长、便于携带，从而深受使用者的青睐。但是，目前国内外生产的激光指示笔一般直径较大，不够灵巧，准直物镜通常采用非球面镜，发光头部分机构结构较复杂，因此制造成本较高、生产工艺较复杂；此外还有维护、装修不太方便等缺点。

本实用新型的目的是，设计一种机械结构简单合理的激光指示笔，使其光学部分能适应不同激光器的参数进行修正，光学结构简便，整形系统设计简捷，调整，装配灵活方便的激光指示笔发光头。

本实用新型所说的激光指示笔发光头光学机械结构，主要由激光二极管、散热套筒、准直整形器等部件组成，激光二极管1安装在散热套管2的一端，准直整形器与散热套筒2之间采用细牙螺纹3连接，旋入安装在激光指示笔的前端。所说的准直整形器可以是由两部分组成，一部分是准直物镜4，另一部分是整形器5，当不需要对光束整形时，可以省略整形器5部分。准直物镜组安置在准直物镜框内，准直物镜为短焦距，短光学长度，长工作距离的两片式物镜，第一片为平面凸透镜6，其曲率半径为1.5＜ (R₁)/(R₂) ＜2.5；第二片为弯月透镜7，其曲率半径为3.5＜R₁／R₂＜5；两镜片的光学间隔为0.8～0.3毫米；焦距f′＝5.5～7.5，数值孔径NA＝0.3～0.5。当省略了整形器5时，所输出的光斑为椭圆形。

当对光束质量有严格要求时，可以在本实用新型所说的激光笔发光头前端加上整形器5。整形器5可以是拦光孔径光栏；当对光束质量有更高要求，如光束圆整，发散度小，且光能损失小，可采用双棱镜对其整形。

本实用新型所述的激光指示笔发光头光学机构结构具有装配与修理简捷、光能耦合效率高、重量轻、携带方便、成本低廉等优点。

附图1：发光头组件；

附图2：消色差棱镜对整形组件。

以下对本实用新型所说的结构和工作原理作进一步的描述。

附图1为激光指示笔发光头准直物镜4，散热套筒2，激光二极管1的组件图。激光二极管安装在散热套筒2的一端，准直物镜组件及框架通过细牙螺纹3旋装散热套筒2的另一端。依照图1所示的光学结构，其光学间隔对象差影响较大，根据现用的激光二极管的参数，使设计得靠近激光二极管1的透镜7为凹面，其实际设计与修正凸透镜的方法可依照中国专利ZL93215861.7中所述的内容进行。为了获得准直光束，依照本实用新型所说的准直物镜的工作距应大于2.5毫米。

如前面的叙述可知，仅依照图1所示的结构输出的光斑为椭圆光斑，可在十几米远处获得清晰可见的红色光斑。如需获得质量较高的圆整光斑，可附加采用附图2所示的清色差棱镜对整形组件来实现。即将整形器5（附图2）上的入光孔8旋接在附图1所示的发光头组件的散热套筒2上的准直物镜一端，则从出光孔9中可输出圆形光斑。

所说的整形器5是由套筒10，固定件11，棱镜12，盖板13，孔径光栏14等另部件组成，在套筒10上有入光孔8，套筒10内固定棱镜12_a的固定件11，棱镜12_b固定在盖板13上，盖板13安装在套筒10端部，固定有棱镜12_b的一面朝向套筒10内，在盖板13与套筒10的结合面间是修正面15，通过改变修正面15的尺寸，可得到不同的扩束比。孔径光拦14安置在盖板13上，在孔径光栏14和盖板13的中间有出光孔9。

如果对光斑的形状有其它要求或要求不高时，也可以直接在发光头前面加一个栏光孔径光栏即可。而无需使用结构较复杂的整形器5。