混色激光模组和包括它的激光笔.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410043650.4

申请日:

2014.01.29

公开号:

CN104808336A

公开日:

2015.07.29

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):G02B 26/08申请公布日:20150729|||公开

IPC分类号:

G02B26/08; G02B27/09; G02B27/10; G02B7/04; G09B17/02

主分类号:

G02B26/08

申请人:

江西省淳诚科技有限公司

发明人:

彭冬喜

地址:

332600江西省九江市都昌县春桥乡堰上十方村

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及混色激光模组,其包括模组主体(1)、第一主要激光发生部件、和控制电路板,其特征在于,所述混色激光模组还包括激光束调节部件和至少一个辅助激光发射装置;所述辅助激光发射装置包括第二激光发生部件和激光合束部件;所述激光束调节部件调整所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,使得所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠,从而消除所述激光合束部件的安装误差。本发明还涉及激光笔,其包括本文所述的混色激光模组。所述的混色激光模组射出的激光光束重合度良好,并且对零部件的加工精度要求不高,有效地降低生产成本。由此得到的新型的激光笔能够发出彩色激光。

权利要求书

1.  混色激光模组(126),其包括模组主体(1)、第一主要激光发生部件(3)、和控制电路板,其中,
所述模组主体(1)具有第一主通孔(10)和第一座腔(11),并且所述第一主通孔(10)穿过所述第一座腔(11),
所述第一主要激光发生部件(3)被安置在所述模组主体(1)的第一座腔(11)中,
所述控制电路板控制所述第一主要激光发生部件(3)发射第一主激光束L1,
所述第一主要激光发生部件(3)发出的第一主激光束L1穿过所述第一主通孔(10)并射向所述模组主体(1)之外;
其特征在于,所述混色激光模组(126)还包括激光束调节部件(4)和至少一个辅助激光发射装置(5,6),
所述辅助激光发射装置(5,6)包括第二激光发生部件(5)和激光合束部件(6),其中,所述第二激光发生部件(5)被安置在所述模组主体(1)的第二座腔(12)中,并且,所述激光合束部件(6)被安置在所述模组主体(1)的第三座腔(13)中,
所述控制电路板能够控制所述第二激光发生部件(5)发射第二激光束L2,
所述激光束调节部件(4)被安置在所述模组主体(1)的第四座腔(14)中,并且能够调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,
所述第一主通孔(10)穿过所述第三座腔(13)和第四座腔(14),所述第二座腔(12)与所述第三座腔(13)相连通,
所述激光合束部件(6)能够反射所述第二激光发生部件(5)发射的第二激光束L2,并且能够透射所述第一主激光束L1,
所述激光合束部件(6)在所述混色激光模组(126)装配过程中按预先确定的角度被固定地安置在所述第三座腔(13)中,使得由其反射 的第二激光束L2与由其透射的第一主激光束L1在传播方向上重合或部分重叠,并由此形成激光混合束L0,
所述激光束调节部件(4)在所述混色激光模组(126)装配过程中被这样调整:在所述激光合束部件(6)被安装定位后,通过调节所述激光束调节部件(4)相对于所述第一主激光束L1的位置,来调整所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,使得在确定的激光束传播距离上,所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠,从而消除所述激光合束部件的安装误差。

2.
  根据权利要求1所述的混色激光模组(126),其特征在于:所述激光束调节部件(4)包括调节座体(2)和调节透镜,其中,所述调节座体(2)被安置在所述第四座腔(14)中,所述调节透镜被安置在所述调节座体(2)的第二通孔(21)中,并且,在所述激光束调节部件的调节范围内,所述第二通孔(21)的横截面与所述第一主通孔(10)的横截面至少部分重合。

3.
  根据权利要求2所述的混色激光模组(126),其特征在于:在所述混色激光模组(126)装配过程中,所述调节座体(2)能够在所述第四座腔(14)中沿垂直于所述第一主激光束L1的二维平面被调节,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置,进而调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。

4.
  根据权利要求2所述的混色激光模组(126),其特征在于:在所述混色激光模组(126)装配过程中,所述调节透镜能够在所述第二通孔(21)中沿所述第一主激光束L1的传播方向平移。

5.
  根据权利要求2所述的混色激光模组(126),其特征在于:在所述混色激光模组(126)装配完成后,所述调节座体(2)被固定在所述第四座腔(14)中。

6.
  根据权利要求3所述的混色激光模组(126),其特征在于:所述调节座体(2)具有圆弧形的第一端部(23),并且,在所述混色激光模组(126)装配过程中,所述调节座体(2)能够在所述第四座腔(14) 中在垂直于所述第一主激光束L1的二维平面上绕所述第一端部(23)被转动调节,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置,进而调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。

7.
  根据权利要求1至6中任一项所述的混色激光模组(126),其特征在于:在所述混色激光模组(126)装配过程中,所述激光合束部件被粘接固定在所述第三座腔(13)中。

8.
  根据权利要求1至6中任一项所述的混色激光模组(126),其特征在于:所述激光合束部件包括平面透明玻璃片,其中,所述在平面透明玻璃片的平面上涂覆有反射膜,所述反射膜能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2,并且能够透射所述第一主激光束L1。

9.
  根据权利要求2至6中任一项所述的混色激光模组(126),其特征在于:所述调节透镜是凸透镜或凹透镜。

10.
  激光笔,其特征在于:所述激光笔包括根据权利要求1至9中任一项所述的混色激光模组(126)。

说明书

混色激光模组和包括它的激光笔
技术领域
本发明涉及混色激光模组,其包括模组主体、第一主要激光发生部件、和控制电路板,其中, 
所述模组主体具有第一主通孔和第一座腔,并且所述第一主通孔穿过所述第一座腔, 
所述第一主要激光发生部件被安置在所述模组主体的第一座腔中, 
所述控制电路板控制所述第一主要激光发生部件发射第一主激光束, 
所述第一主要激光发生部件发出的第一主激光束穿过所述第一主通孔并射向所述模组主体之外。 
并且,本发明还涉及包括所述混色激光模组的激光笔。 
背景技术
低能量的单色激光常用指示或远或近的物体、霓虹灯饰、信号装置等。激光笔是低能量的单色激光较常用的载具。 
专利文献CN2488698公开一种可防止焦距偏移的激光笔,其是由一笔头、一笔管、一发光模组、一固定夹片及一头盖等所组成;其中在发光模组上延设一激光灯头,并在激光灯头上嵌设一聚焦镜头,在头盖内置设一固定夹片,且使上述设有聚焦镜头的激光灯头可固定在头盖内,以防止激光灯头偏移,而无需再费时费力的调整该激光灯头与头盖的焦距,并达成一可快速嵌卡接合且使用方便的结构。 
将多种单色激光调制成彩色光的技术在成像技术领域有广泛的应用。 
专利文献CN203052535U公开了一种激光混色器。其包括:动力机构,转动装置,与所述动力机构连接,所述转动装置在所述动力机构的 带动下可按照预定的轨迹运动;至少两个激光发生器,至少一所述激光发生器为第一颜色激光发生器,至少另一所述激光发生器为第二颜色激光发生器,至少所述第一颜色激光发生器与第二颜色激光发生器随所述转动装置的运动轨迹重叠;所有所述激光发生器分别固定在所述转动装置上,可随所述转动装置运动,可分别向所述转动装置外发出激光。该技术方案结构简单,可采用较低的成本,实现激光的混色效果。 
专利文献CN1851532涉及三基色激光光纤混色系统及混色控制方法,包括三基色激光光源、光纤、特点是还有三个声光或电光调制器及驱动源、自聚焦透镜、光纤合光器、及计算机控制处理系统;具有结构简单、牢固、工作可靠、易于实现激光功率控制和空间匹配等优点。使用三基色激光、光纤混色系统可组合成的激光扫描显示系统,可以实现动画、图形以及文字的扫描显示功能,显示面积大、色彩鲜艳、亮度高、内容丰富流畅以及声光一体化等。 
专利文献CN201838219U公开一种带有多个激光发生器的激光笔,包括:多个激光发生器、一个或者多个限流电阻、一个电源开关以及一个内置电源或者一个外接电源接口。该激光发生器用以产生激光束,内置电源为激光发生器提供所需的电能,如果不用内置电源而采用外接电源接口,那么该外接电源接口用来与一电源供应装置连接,并以该电源供应装置提供的电能供激光发生器使用。电源开关连接于激光发生器及内置电源或者一个外接电源接口之间,当使用者按下电源开关时,可使电能提供给激光发生器。限流电阻也连接于激光发生器及内置电源或者一个外接电源接口之间,用于保护该激光发生器,防止过大的电流烧毁激光发生器。 
专利文献CN201163802公开了一种新型彩色激光投影显示设备,属于激光显示技术领域。该新型彩色激光投影显示设备包括激光光源模块、偏振分光棱镜、色散分光和合束元件、微显示器件、投影透镜和扫描转镜。激光光源模块输出的线形红、绿、蓝三色激光光束,经微显示器件分别调制之后,投射到扫描转镜,扫描形成图像。由于采用了线形光束扫描方案,并且利用色散分光和合束元件对红、绿、蓝三色激光分光后 分别调制和再合束,无需采用分色时序调制设计方案。本发明相比已有的传统投影技术方案,简化了系统设计,不需对激光器调制,提高了激光光源利用效率,增强了投影画面亮度。 
上述激光混色或配色方案技术复杂、生产成本高昂。现有技术中公开了手持式单色激光笔,但手持式多色、变色、混色或彩色激光笔依然需要本领域技术人员提供普通消费者可以接受的低成本的简单的技术解决方案。 
发明内容
为此,本发明的第一目的在于提出一种结构简单、成本低的混色激光模组,其能够将两种或两种以上的不同的单色激光混合或调制在一起。 
本发明的第二目的在于提出一种混色激光模组,其能够保证混合或调制在一起的多根激光束在足够长的传播距离上基本平行,且保持重合或部分重叠,而没有发散。 
本发明的目的在于提出一种混色激光模组,其通过调整所述第一主激光束的传播方向和/或光斑直径大小,使得在确定的激光束传播距离上,所述第二激光束的光斑始终保持在所述第一主激光束的光斑之内或与之重合,从而消除所述激光合束部件的安装误差。 
因此,本发明提出新的混色激光模组,其包括模组主体、第一主要激光发生部件、和控制电路板,其中, 
所述模组主体具有第一主通孔和第一座腔,并且所述第一主通孔穿过所述第一座腔, 
所述第一主要激光发生部件被安置在所述模组主体的第一座腔中, 
所述控制电路板控制所述第一主要激光发生部件发射第一主激光束, 
所述第一主要激光发生部件发出的第一主激光束穿过所述第一主通孔并射向所述模组主体之外; 
其特征在于,所述混色激光模组还包括激光束调节部件和至少一个辅助激光发射装置, 
所述辅助激光发射装置包括第二激光发生部件和激光合束部件,其中,所述第二激光发生部件被安置在所述模组主体的第二座腔中,并且,所述激光合束部件被安置在所述模组主体的第三座腔中, 
所述控制电路板控制所述第二激光发生部件发射第二激光束, 
所述激光束调节部件被安置在所述模组主体的第四座腔中,并且能够调节所述第一主激光束的传播方向和/或光斑直径大小, 
所述第一主通孔穿过所述第三座腔和第四座腔,所述第二座腔与所述第三座腔相连通, 
所述激光合束部件能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束,并且能够透射所述第一主激光束, 
所述激光合束部件在所述混色激光模组装配过程中按预先确定的角度被固定地安置在所述第三座腔中,使得由其反射的第二激光束与由其透射的第一主激光束在传播方向上重合或部分重叠,并由此形成激光混合束L0, 
所述激光束调节部件在所述混色激光模组装配过程中被这样调整:在所述激光合束部件被安装定位后,通过调节所述激光束调节部件相对于所述第一主激光束的位置,来调整所述第一主激光束的传播方向和/或光斑直径大小,使得在确定的激光束传播距离上,所述第二激光束的光斑始终保持在所述第一主激光束的光斑之内或与之重合或部分重叠,从而消除所述激光合束部件的安装误差。 
根据本发明的其它技术方案,其还可以包括以下一个或多个技术特征。只要这样的技术特征的组合是可实施的,由此组成的新的技术方案都属于本发明的一部分。 
有利地,所述激光束调节部件包括调节座体和调节透镜,其中,所述调节座体被安置在所述第四座腔中,所述调节透镜被安置在所述调节座体的第二通孔中,并且,在所述激光束调节部件的调节范围内,所述第二通孔的横截面与所述第一主通孔的横截面至少部分重合。 
优选地,在所述混色激光模组装配过程中,所述调节座体能够在所述第四座腔中沿垂直于所述第一主激光束的二维平面被调节,从而改变 所述调节透镜相对于所述第一主激光束的位置,进而调节所述第一主激光束的传播方向和/或光斑直径大小。 
优选地,在所述混色激光模组装配过程中,所述调节透镜能够在所述第二通孔中沿所述第一主激光束的传播方向平移。 
优选地,在所述混色激光模组装配完成后,所述调节座体被固定在所述第四座腔中。 
优选地,所述调节座体具有圆弧形的第一端部,并且,在所述混色激光模组装配过程中,所述调节座体能够在所述第四座腔中在垂直于所述第一主激光束的二维平面上绕所述第一端部被转动调节,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束的位置,进而调节所述第一主激光束的传播方向和/或光斑直径大小。 
有利地,在所述混色激光模组装配过程中,所述激光合束部件被粘接固定在所述第三座腔中。 
优选地,所述激光合束部件包括平面透明玻璃片,其中,所述在平面透明玻璃片的平面上涂覆有反射膜,所述反射膜能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束,并且能够透射所述第一主激光束。 
优选地,所述调节透镜是凸透镜或凹透镜。 
本发明还提出激光笔,其包括本文所述的混色激光模组。 
所述的混色激光模组射出的激光光束重合度良好,并且对零部件的加工精度要求不高,有效地降低生产成本。由此得到的新型的激光笔能够发出彩色激光。 
附图说明
参照附图,本发明的特征、优点和特性通过下文的具体实施方式的描述得以更好的理解,附图中: 
图1:本发明的优选实施例的混色激光模组的模组主体1的仰视图; 
图2:图1的混色激光模组的模组主体1的主视图; 
图3:图2的混色激光模组的模组主体1的俯视图; 
图4:图2的混色激光模组的模组主体1的后视图; 
图5:图2的混色激光模组的模组主体1的左视图; 
图6:图2的混色激光模组的模组主体1的右视图; 
图7:本发明的优选实施例的混色激光模组的调节座体2的仰视图; 
图8:图7的混色激光模组的调节座体2的主视图; 
图9:图7的混色激光模组的调节座体2的左视图; 
图10:图7的混色激光模组的调节座体2的右视图; 
图11:本发明的混色激光模组的装配示意图。 
在图中,同一的或类似的元件使用同一数字标记,不同的元件使用不同的数字标记,其中: 
1   模组主体 
2   调节座体 
10  第一主通孔 
11  第一座腔 
12  第二座腔 
13  第三座腔 
14  第四座腔 
15  第一锁定孔 
16  第二锁定孔 
17  转动锁紧定位槽 
18  第三锁定孔 
2   调节座体 
21  第二通孔 
22  调节螺纹孔 
23  第一端部 
24  第五座腔 
3   第一主要激光发生部件 
4   激光束调节部件 
5   第二激光发生部件 
6   激光合束部件 
63  直角三角形截面 
126 混色激光模组 
并且,按激光束的传播方向定义上游位置、下游位置。 
具体实施方式
单色激光笔见诸于众多的专利文献中,例如CN2488698和CN2368046。所述激光笔一般包括笔管、激光头或激光模组、和电控装置。参照图2,所述激光头或激光模组包括模组主体1、第一主要激光发生部件3、和控制电路板,其中, 
所述模组主体1具有第一主通孔10和第一座腔11,并且所述第一主通孔10穿过所述第一座腔11。优选地,所述第一主通孔10和所述第一座腔11具有圆柱形状。更为优选地,所述第一主通孔10的中心线和所述第一座腔11的中心线重合。这有利于使用钻削加工方法,节省生产成本。可选地,所述第一主通孔10的和所述第一座腔11的横截面为方形、椭圆形或正多边形。 
所述第一主要激光发生部件3被安置在所述模组主体1的第一座腔11中。优选地,所述第一主要激光发生部件通过过盈紧配合的方式被固定地安置在所述模组主体1的第一座腔11中。可选地,所述固定方式还可以是粘接或螺钉紧定。所述模组主体1优选由金属铝制成,这有利于加工切削,并有利于减轻所述模组主体1的重量。可选地,所述模组主体1由铁、碳钢、不锈钢、铜、铜合金制成。优选地,所述第一主要激光发生部件具有铜制的主体。 
所述控制电路板控制所述第一主要激光发生部件3发射第一主激光束L1。所述控制电路板可以向所述第一主要激光发生部件提供适当电压和电流的电力,并发送控制电信号。所述第一主要激光发生部件能够将电能转化为光能,发射出激光束。 
所述第一主要激光发生部件发出的第一主激光束L1穿过所述第一主通孔10并射向所述模组主体1之外。优选地,所述第一主激光束L1与所述第一主通孔10的中心线基本重合或平行。并且,所述第一主通孔10的中心线与所述激光笔的纵向方向平行。这样射出的激光束符合人体工程美学原理,使用者因此容易将激光束定位到要指向的目标。 
有关激光笔的物理结构的、各元件之间的连接关系和位置关系的更多信息可参见专利文献CN2667518,CN201838219U,CN1851532,CN203052535U,CN101915390A,CN201731424U,CN201639147U, CN201163802,CN1867037,CN1811573,CN1900805,CN203365897U,CN1721963,因此,所述引用的专利文献的技术内容作为现有技术成为本说明书的一部分,这里不再重复描述。 
本发明的设计思想主要在于将现有技术中的单色激光模组改进为混色激光模组126,其特征在于: 
所述混色激光模组126还包括激光束调节部件4和至少一个辅助激光发射装置5,6。可选地,对双色激光而言,仅需要一个辅助激光发射装置;对三色激光而言,需要两个辅助激光发射装置;对多色激光而言,需要多个辅助激光发射装置,以此类推。有利地,为方便合成多束激光为一束激光,如图11所示,所述辅助激光发射装置5,6按光束传播方向而言处于所述第一主要激光发生部件3的下游。因此,对于具有多个辅助激光发射装置5,6的混色激光模组126,各辅助激光发射装置5,6按光束传播方向而言依次处于所述第一主要激光发生部件3的下游。由于所述激光束调节部件4用于调节所述第一主激光束L1的传播方向和光斑大小,因此,所述激光束调节部件4按所述第一主激光束L1传播方向而言当然位于所述第一主要激光发生部件3的下游。可选地,所述激光束调节部件4位于所述第一主要激光发生部件3与所述辅助激光发射装置5,6之间,或者按所述第一主激光束L1传播方向而言位于所述辅助激光发射装置5,6的下游。显然的是,为了对激光束起到调节作用,所述第一主要激光发生部件3或其光学元件、所述激光束调节部件4或其光学元件、和所述辅助激光发射装置5,6或其光学元件应当位于或部分位于所述第一主通孔10中或所述第一主激光束L1传播方向上。 
如图11所示,所述辅助激光发射装置5,6包括第二激光发生部件5和激光合束部件6,其中,所述第二激光发生部件被安置在所述模组主体1的第二座腔12中,并且,所述激光合束部件被安置在所述模组主体1的第三座腔13中。如图2和3所示,优选地,所述第二座腔12为圆柱形的阶梯孔;可选地,所述第二座腔12为方形、正多边形或椭圆形的阶梯孔。如图1、2、5所示,优选地,所述第三座腔13为矩形孔;可选地,所述第三座腔13为正多边形或椭圆形的孔。如图11所示,就所述 第二激光发生部件5发射的第二激光束L2的传播方向而言,所述激光合束部件6位于所述第二激光发生部件5的下游。就所述第一主激光束L1的传播方向而言,所述激光合束部件6位于所述第一主要激光发生部件3的下游。如图11所示,所述激光合束部件6部分位于所述第一主通孔10,并且,位于所述第一主激光束L1的传播方向上。 
所述控制电路板控制所述第二激光发生部件5发射第二激光束L2。根据光学原理,在现有技术中,要将两束不同的激光束完全重合在一起需要精细调节所述激光合束部件相对于第一主激光的角度位置,以保证所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2与所述第一主激光平行且重合或部分重叠。然而,由于加工误差和安装误差,在所述混色激光模组126装配过程中,难于将所述激光合束部件精确地安放在理想位置。为此,本发明人巧妙地改变设计思路,在将所述激光合束部件固定地安置在所述模组主体1的第三座腔13中后,通过所述激光束调节部件4来调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,来达成所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2与所述第一主激光平行且重合或部分重叠的技术目的。可选地,所述控制电路板可以布置在所述模组主体1中,或者位于所述模组主体1之外。在如图1-11所示的优先选实施例中,所述控制电路板位于所述模组主体1之外,因此在图中没有示出,布置在所述模组主体1中的所述第一主要激光发生部件3和所述第二激光发生部件5通过导电线与所述控制电路板进行电连接。 
所述激光束调节部件4被安置在所述模组主体1的第四座腔14中,并且能够调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。如图1和2所示,优选地,所述第四座腔14为长条形孔的形式。可选地,所述第四座腔14为矩形孔、或扇形孔的形式。所述激光束调节部件可在所述模组主体1的第四座腔14中活动,从而调节所述激光束调节部件相对于所述第一主激光束L1的位置。可选地,所述激光束调节部件包括能够对光线起到聚焦、发散、折射等作用的光学元件,如凸透镜、凹透镜、合束棱镜或它们的组合。在平行光束照射到所述光学元件的不同部位时,所述平行光束的传播方向和/或光斑直径大小被改变。参照图8和 图11,优选地,所述激光束调节部件4的光学元件部分地位于所述第一主通孔10中,并位于所述第一主激光束L1的传播方向上。就所述第一主激光束L1的传播方向而言,所述第四座腔14位于所述第一座腔11的下游。如图11所示,优选地,所述第四座腔14位于所述第一座腔11和所述第三座腔13之间。可选地,就所述第一主激光束L1的传播方向而言,所述第四座腔14也可位于所述第三座腔13的下游。 
如图2所示,所述第一主通孔10穿过所述第三座腔13和第四座腔14,这样的配置保证所述第一主激光束L1能够在所述第一主通孔10中穿过所述第一座腔11、所述第三座腔13和第四座腔14射向所述模组主体1之外。所述第二座腔12与所述第三座腔13相连通,这样的配置保证所述第二激光束L2能够进入第三座腔13,从而能够在所述第一主通孔10中借助于下述激光合束部件6与所述第一主激光束L1汇合成激光混合束L0。 
所述激光合束部件6能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2,并且能够透射所述第一主激光束L1。可选地,所述激光合束部件可以由平面透明无机玻璃或平面透明有机玻璃制成,其中,所述玻璃上涂覆有反射膜。有利地,所述激光合束部件由特种光学薄膜制成,其中所述光学薄膜能够让一波长范围内的可见光例如绿色激光通过,而反射另一波长范围的可见光例如红色激光。 
在所述混色激光模组126装配过程中,所述激光合束部件6按预先确定的角度被固定地安置在所述第三座腔13中,使得由其反射的第二激光束L2与由其透射的第一主激光束L1在传播方向上基本重合或部分重叠,并由此形成激光混合束L0。所述预先确定的角度由所述激光合束部件的反射平面与所述第一主激光束L1的传播方向之间的夹角来定义。优选地,如图11所示,所述预先确定的角度约为45°,同时,所述第二激光发生部件射出的第二激光束L2与所述第一主激光束L1大致垂直相交,这样,所述第二激光束L2与所述激光合束部件的反射平面成45°地射向所述反射平面,并且所述第二激光束L2在所述反射平面上的反射激光束因而与所述第一主激光束L1在传播方向上重合或部分重叠。 可选地,所述预先确定的角度约为30°、或60°等,这时,所述第二激光发生部件发出的入射激光的角度应作相应的调整,以保证所述第二激光束L2在所述反射平面上的反射激光束因而与所述第一主激光束L1在传播方向上重合或部分重叠。如图1、2、5、11所示,所述预先确定的角度可以通过这样的物理结构来保证:所述激光合束部件6的光学元件按作为直角三角形63的斜边的形式支承在所述第三座腔13中,其中所述直角三角形的斜边的倾角对应所述预先确定的角度,可选为30°、45°、或60°等。 
正如所知,由于存在加工误差和安装误差,所述预先确定的角度实际上与理论值存在偏差,因而所述第一主激光束L1和所述第二激光束L2的重合度偏离理论值。为弥补这一偏离,需要用所述激光束调节部件对所述第一主激光束L1和所述第二激光束L2的重合度进一步调整。 
在所述混色激光模组126装配过程中,所述激光束调节部件4被这样调整:在所述激光合束部件6被安装定位后,通过调节所述激光束调节部件4相对于所述第一主激光束L1的位置,来调整所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,使得在确定的激光束传播距离上,所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠,从而消除所述激光合束部件的安装误差。具体地,所述激光束调节部件4被布置在所述第四座腔14中,并通过在所述第四座腔14中移动或转动所述激光束调节部件4,调节所述激光束调节部件4的工作光学元件相对于所述第一主激光束L1的位置,使得在确定的激光束传播距离上,所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠。本领域技术人员可以理解,调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小比调节所述激光合束部件的预先确定的角度更加方便。正如所知,所述激光束调节部件在所述第四座腔14中的移动改变了对光线起到聚焦、发散、折射等作用的光学元件相对于所述第一主激光束L1的位置,因而能够通过所述激光束调节部件的适当移动来调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,使得在确定的激光束传播距离例如20米、 50米、100米或1000米上,所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠。部分重叠在本文中的具体含义可以是两光束的光斑面积的至少30%相互重叠,优选50%以上相互重叠、更为优选80%以上相互重叠。 
因此,本领域技术人员可以理解,所述激光束调节部件的结构和位置可以有更多的变型,只要这样的变型达到了使所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠,都在本发明的改进设计思想之内。 
本发明的上述技术方案实现了多束激光的叠加的技术目的,并通过巧妙的结构达到了多束激光的较好重合度的技术效果。 
根据本发明的第一优选实施例,所述混色激光模组126还包括一个辅助激光发射装置。因而该混色激光模组126能够实现两束激光的重合或叠加。 
可选地,所述混色激光模组126还包括两个辅助激光发射装置。因而该混色激光模组126能够实现三束激光的重合或叠加。 
有利地,所述模组主体1是整体件,由一单块材料体加工而成,其中,所述第一主要激光发生部件和所述至少一个辅助激光发射装置被安置在其中。这样的配置结构简单、安装误差小。 
作为变型,所述模组主体1是分体件,所述第一主要激光发生部件被安置在第一主体上,而每个辅助激光发射装置各自安装在第二主体、第三主体等上,并且,所述第一主体、第二主体、第三主体等通过公知的定位装置、连接装置和固定装置等组合在一起,构成所述模组主体1。这样的配置达到的模块化的目的,获得了方便所述混色激光模组126进行组合变换的技术效果。 
可选地,所述模组主体1是分体件,所述第一主要激光发生部件被安置在第一主体上,而所有辅助激光发射装置安装在第二主体上,并且,所述第一主体和第二主体通过公知的定位装置、连接装置和固定装置等组合在一起,构成所述模组主体1。这样的配置结构简单、组装方便。 
优选地,所述第一主通孔10的中心线与所述第一座腔11的中心线、 所述第三座腔13的中心线基本重合。这样的配置加工方便,并且符合工程美学原理。 
如图2所示,优选地,沿所述第一主激光束L1的传播方向,所述第一座腔11、第四座腔14、第三座腔13从上游到下游依次排列。这样的布置方便单独调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。 
作为变型,沿所述第一主激光束L1的传播方向,所述第一座腔11、第三座腔13、第四座腔14从上游到下游依次排列。这样的布置用于调节合成激光束的传播方向和/或光斑直径大小。 
根据本发明的第二优选实施方式,参照图7-10,所述激光束调节部件包括调节座体2和调节透镜,其中,所述调节座体2被安置在所述第四座腔14中,所述调节透镜被安置在所述调节座体2的第二通孔21中,并且,在所述激光束调节部件的调节范围内,所述第二通孔21的横截面与所述第一主通孔10的横截面至少部分重合。这样的所述激光束调节部件结构简单、成本低。激光束穿过所述调节透镜的不同部位,激光束的传播方向和/或光斑直径大小会相应改变,因此所述调节透镜的适当的位置就对应所述第二激光束L2的光斑与所述第一主激光束L1的光斑重合或部分重叠的位置。 
优选地,参照图1、2、8、9,在所述混色激光模组126装配过程中,所述调节座体2能够在所述第四座腔14中沿垂直于所述第一主激光束L1的二维平面被调节,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置,进而调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。参照图1和图9,所述调节座体2能够在所述第四座腔14中沿所述二维平面上的任何方向移动,这样的配置不仅能够实现所述第一主通孔10的和所述第二通孔21的横截面重合或部分重叠,而且能够让所述所述调节透镜的任何部位对正所述第一主激光束L1,从而达到调整所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小的技术目的。 
可选地,在所述混色激光模组126装配过程中,所述调节透镜能够在所述第二通孔21中沿所述第一主激光束L1的传播方向平移。参照图 8,所述调节座体2还可包括第五座腔24,所述调节透镜能够被安置在所述第五座腔24中。适当调节所述调节透镜沿所述第一主激光束L1的传播方向的位置,然后通过公知的固定方式例如粘接,将所述调节透镜固定在所述第五座腔24中。 
优选地,在所述混色激光模组126装配完成后,所述调节座体2被固定在所述第四座腔14中。这样的配置保证最终的混色激光模组126产品能够抗摔,由于所述激光束调节部件相对于所述第一主激光束L1被固定,因而不会导致所述第二激光束L2与所述第一主激光束L1分离。 
优选地,如图9所示,所述调节座体2具有圆弧形的第一端部23,并且,在所述混色激光模组126装配过程中,所述调节座体2能够在所述第四座腔14中在垂直于所述第一主激光束L1的二维平面上绕所述第一端部23被转动调节,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置,进而调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小。所述圆弧形的第一端部23有利于通过转动方式改变所述调节座体2相对于所述第一主通孔10的位置,从而改变所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置。 
根据本发明的第三优选实施方式,在所述混色激光模组126装配过程中,所述激光合束部件被粘接固定在所述第三座腔13中。这样的配置保证混色激光模组126成品的品质的稳定性。 
优选地,所述激光合束部件由高反高透玻璃片制成。所述高反高透玻璃片由平面透明玻璃片和反射膜构成,其中,所述在平面透明玻璃片的平面上涂覆有反射膜,所述反射膜能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2,并且能够透射所述第一主激光束L1。例如所述激光合束部件是反绿光透红光、反红和绿光透蓝光等高反高透玻璃制成的镜片 
优选地,所述激光合束部件包括平面透明玻璃片,其中,所述在平面透明玻璃片的平面上涂覆有反射膜,所述反射膜能够反射所述第二激光发生部件发射的第二激光束L2,并且能够透射所述第一主激光束L1。例如所述激光合束部件是反绿光透红光、反红和绿光透蓝光等高反高透 玻璃制成的镜片。这样的配置结构简单、安装方便、成本合理。 
具体地,所述高反高透玻璃例如是深圳杰瑞表面技术有限公司生产的镀膜玻璃。根据该公司的介绍,所述高反高透玻璃具有如下特点: 
高反高透玻璃特性
高透过高反射玻璃,就是在玻璃表面通过真空磁控溅射镀膜工艺镀制纳米级的氧化物介质膜层,使玻璃保持较高的透过率(50%—70%)的同时也具有高的反射率(镜面外观)。膜层主要成分是二氧化钛(TiO2),该玻璃表面硬度高,耐热可钢化,可热弯,还具有一定的自洁,防水雾,光催化活性等特性。 
反射膜层的光学特性
膜层主要的成分TiO2具有亲水性,化学性稳定,光催化活性好等特性。TiO2薄膜具有以下一些优点: 
(1)TiO2薄膜具有超亲水性和超亲油性,其表面具有防污,防雾特点。实验表明,镀有纳米TiO2薄膜的表面与未镀TiO2薄膜的表面相比,前者显示出高度的自清洁效应。将TiO2玻璃镀膜置于水蒸气中,玻璃表面会附着水雾,紫外线光照射后,表面水雾消失,玻璃重又变得透明。阳光中的紫外线足以维持TiO2的薄膜表面的亲水特性,从而使其表面具有长期的自洁去污效应。 
(2)TiO2薄膜有具好的光催化性,化学稳定性,能够抵抗介质及光电薄膜的侵噬,抗磨损性能好,制备的薄膜透明等优点。能够在污染物降解,抗菌杀菌和环境保护方面得到广泛应用。更重要的是能直接利用太阳光,太阳能,普通光源来净化环境。 
(3)TiO2薄膜具有高的电阻抗(不导电),可以广泛应用于电子产品。 
高透过高反射玻璃正是充分利用了纳米TiO2薄膜的亲水性和光催化活性。将TiO2薄膜镀在玻璃上,使这种玻璃具有高透过,高反射性(镜面外观)的同时可以具有一定的防水雾和自洁环保功能。 
具体地,根据互动百科(http://www.baike.com/wiki/)的介绍,反射膜reflecting coating一般可分为两大类,一类是金属反射膜,一类是 全电介质反射膜。此外,还有把两者结合起来的金属电介质反射膜。 
反射膜,通过特殊工艺增加薄膜的特殊性能,反射膜一般是采用透明薄膜为原料,经过特殊的镀膜工艺,增加薄膜材料光学表面的反射率的一种特殊薄膜材料。反射膜一般可分为三大类:金属反射膜、全电介质反射膜和金属电介质反射膜。 
反射膜功能根据起特殊工艺,则是增加光学表面的反射率。 
反射膜的特性
一般金属都具有较大的消光系数,当光束由空气入射到金属表面时,进入金属内的光振幅迅速衰减,使得进入金属内部的光能相应减少,而反射光能增加。 
消光系数越大,光振幅衰减越迅速,进入金属内部的光能越少,反射率越高。人们总是选择光系数较大,光学性质较稳定的那些金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄材料是铝,在可见光区常用铝和银,在红外区常用金、银和铜,此外,铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能,所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。 
金属反射膜的优点是制备工艺简单,工作的波长范围宽;缺点是光损大,反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高,可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层,组成金属电介质反射膜。需要指出的是,金属电介质射膜增加了某一波长或者某一波区的反射率,却破坏了金属膜中性反射的特点。 
全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反,在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜,就可以增加光学表面的反射率。最简单的多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的,每层膜的光学厚度为某一波长的四分一。在这种条件下,参加叠加的各界面上的反射光矢量,振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加。 
可选地,所述激光合束部件包括偏振分光镜,例如福建福晶科技股 份有限公司(CASTECH,简称:福晶公司)生产的分光镜元件(beamsplitter):UPBC-063-λ,UPBC-127-λ,UPBC-150-λ,UPBC-200-λ,UPBC-254-λ等。 
偏振分光棱镜或偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。其中P偏光完全通过,而S偏光以45度角被反射,出射方向与P光成90度角。此偏振分光棱镜由一对高精度直角棱镜胶合而成,其中一个棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜。因此,根据光路可逆原理,在本发明中反方向使用上述偏振分光棱镜或偏振分光棱镜,就能将两束不同方向或相互垂直的入射光线合成为一束出射光线,因而可用作本发明的激光合束部件。 
关于偏振分光镜的更多知识还可参见李明宇、顾培夫合著的《光子晶体偏振分光镜的优化设计》【参见《物理学报》,2005,54(5):2363】。 
有利地,所述激光合束部件可以是合束棱镜,例如渥拉斯顿棱镜。渥拉斯顿棱镜能产生两束相互分开的、振动相互垂直的平面偏振光。根据光路可逆原理,渥拉斯顿棱镜可用作激光合束棱镜。 
可选地,所述激光合束部件包括光纤,其中,所述光纤是多进一出光纤,从而能够将多束激光合成一束激光。此项技术内容可参见专利文献CN2596699。 
可选地,所述激光合束部件包括光的波分复用器,用于将多束不同频率的光合成一束,沿着单根光纤传输。 
可选地,所述激光合束部件包括光混频器或混频晶体。根据百度百科关于光学混频的记载【http://baike.baidu.com/view/977518.htm】,常用的混频晶体与倍频晶体相同,例如红宝石晶体。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片和光纤,其中,经由所述高透过高反射玻璃镜片合束而成的激光沿光纤的纵向方向入射进一段合适长度的光导纤维,因而所述激光合束在所述光导纤维中进一步被调整理方向。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片和光的波分复用器,其中,经由所述高透过高反射玻璃镜片合束而成的激光方向入 射进所述光的波分复用器,因而所述激光合束在所述光的波分复用器进一步被混合成一束激光。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片和光混频器,其中,经由所述高透过高反射玻璃镜片合束而成的激光方向入射进所述光混频器,因而所述激光合束在所述光混频器进一步被混合成一束激光。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片、光的波分复用器和光导纤维。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片、光混频器和光导纤维。 
有利地,所述激光合束部件包括高透过高反射玻璃镜片、光的波分复用器、光混频器和光导纤维。 
优选地,所述调节透镜是凸透镜或凹透镜。凸透镜或凹透镜属于规格化的商品,有利于降低产品成本。有利地,在需要放大出射激光束的光斑大小时选用凹透镜;而在需要缩小出射激光束的光斑大小时选用凸透镜。可选地,所述调节透镜是折射棱镜,这样的配置仅可调节光的传播方向,不可调节光斑大小。 
如图2所示,所述模组主体1还具有第一锁定孔15,用于将所述第一主要激光发生部件锁紧固定在所述第一座腔11内。优选地,第一锁定孔是螺纹孔,因而能够借助于螺钉将将所述第一主要激光发生部件锁紧固定在所述第一座腔11内。 
如图2所示,所述模组主体1还具有第二锁定孔16,用于将所述第二激光发生部件锁紧固定在所述第二座腔12内。优选地,第一锁定孔是螺纹孔,因而能够借助于螺钉将将所述第二激光发生部件锁紧固定在所述第二座腔12内。 
如图3和4所示,所述模组主体1还具有转动锁紧定位槽17和第三锁定孔18,其中,所述转动锁紧定位槽17用于将所述混色激光模组126卡接在激光笔或其它激光设备中,防止所述混色激光模组126绕自身轴线转动;第三锁定孔18优选是螺纹孔,借助于螺钉将将所述混色激光模组126固定在激光笔或其它激光设备中。 
如图7和8所示,所述调节座体2具有调节螺纹孔22,用于连接调节工具,以方便在所述第四座腔中移动所述调节座体2。 
可选地,所述第一主激光束L1是绿色激光,且所述第二激光束L2是红色激光。 
下文参照图1-6,作为优选实施例,详细描述本发明的混色激光模组126的模组主体1的结构。 
具体地,所述模组主体1具有第一主通孔10、第一座腔11、第二座腔12、第三座腔13、第四座腔14,其中,所述第一主通孔10穿过所述第一座腔11、所述第三座腔13和第四座腔14,所述第一座腔11、第四座腔14和所述第三座腔13沿所述第一主通孔10的中心轴线依次排列,所述第二座腔12与所述第三座腔13相连通。 
优选地,所述模组主体1为圆柱状的形式。所述第一主通孔10为圆柱孔的形式。所述圆柱状的模组主体1的中心轴线与所述圆柱形的第一主通孔10的中心轴线相互平行,并且两者可以重合或不重合。 
优选地,所述第一座腔11的中心轴线和所述第三座腔13的中心轴线两者都与所述第一主通孔10的中心轴线重合。 
优选地,所述第二座腔12的中心轴线与所述第一主通孔10的中心轴线彼此垂直。 
有利地,所述第一座腔11和所述第二座腔12为圆柱孔的形式。 
有利地,所述第三座腔13为方形孔的形式。 
有利地,所述第四座腔14为长槽孔的形式。 
下文参照图7-10,作为优选实施例,详细描述本发明的混色激光模组126的调节座体2的结构。 
具体地,所述调节座体2具有第二通孔21、调节螺纹孔22和圆弧形的第一端部23,其中所述调节螺纹孔22从所述调节座体2的第二端部制出,并且所述第二端部与所述第一端部23彼此正对。 
优选地,所述调节螺纹孔22的中心轴线与所述第二通孔21的中心轴线和所述圆弧形的第一端部23的中心轴线两者都相交,且垂直于所述后两者。 
优选地,所述第二通孔21的中心轴线和所述圆弧形的第一端部23的中心轴线相互平行,并且可以重合或不重合。 
优选地,所述调节座体2还具有第五座腔24,其中,所述第五座腔24的中心轴线与所述第二通孔21的中心轴线重合。 
有利地,所述第二通孔21和所述第五座腔24具有圆柱孔的形式。 
有利地,所述圆柱形的第五座腔24的直径大于所述圆柱状的第二通孔21的直径。 
下文参照图11,根据图1至10给出的优选实例来描述混色激光模组126的组装过程: 
将所述第一主要激光发生部件安置在所述第一座腔11中; 
将所述第二激光发生部件安置在所述第二座腔12中; 
调节所述第一主要激光发生部件和所述第二激光发生部件在所述座腔11、12中的位置,使得所述第一主激光束L1和所述第二激光束L2相互基本垂直相交; 
借助于第一锁定孔15和第二锁定孔16通过螺钉将所述第一主要激光发生部件和所述第二激光发生部件固定在模组主体1中; 
将矩形的激光合束部件安置在所述第三座腔12中,其中,所述激光合束部件的反射面朝向所述第二座腔12和所述第二激光发生部件,且所述激光合束部件的反射面按与所述第二激光束L2成约45°的角度粘接固定在所述第三座腔12中; 
将所述调节透镜安置在所述调节座体2的第五座腔24中的适当位置,构成所述激光束调节部件; 
将所述激光束调节部件安置在所述模组主体1的第四座腔14中; 
借助于与所述调节螺纹孔22连接的调节工具——例如一具有适当长度的螺钉,移动所述激光束调节部件和所述调节透镜相对于所述第一主激光束L1的位置,从而调节所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,直至在确定的激光束传播距离上——例如10米、50米、100米,所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠; 
将所述激光束调节部件通过粘接固定在所述模组主体1的第四座腔14中。 
由此得到的混色激光模组126具有多光束重合度良好的有益技术效果,并且对零部件的加工精度要求不高,有效地降低生产成本。 
所述的混色激光模组126主要用于激光笔,当然也可用于其它激光设备,例如玩具激光枪、霓虹灯饰、远距离指示灯等。 
专利文献CN201667142U,CN2667518,CN101593450,CN2488698,CN2337576,CN201203976,CN2368046,CN201838219U,CN1851532,CN203052535U,CN101915390A,CN201731424U,CN201680186U,CN201639147U,CN101702488A,CN2727770,CN201163802,CN1867037,CN1811573,CN1900805,CN203365897U,CN1721963公开了与本发明相关的零件、元件、部件或装置,因此,在本文中没有提及的零件、元件和部件之间的结构关系、位置关系、作用力关系、运动关系、能量关系、动量关系等都可参照上述引用的专利文献来理解。本文引用的所述专利文献的技术内容因而成为本专利申请文件的一部分。在需要的情况下,本发明涉及的技术领域中的所有的已公布的专利文献都可对本专利申请提供现有技术参照。 
以上详细描述了本发明创造的优选的或具体的实施例。应当理解,本领域的技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明创造的设计构思做出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明创造的设计构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在本发明创造的范围之内和/或由权利要求书所确定的保护范围内。 

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本发明涉及混色激光模组,其包括模组主体(1)、第一主要激光发生部件、和控制电路板,其特征在于,所述混色激光模组还包括激光束调节部件和至少一个辅助激光发射装置;所述辅助激光发射装置包括第二激光发生部件和激光合束部件;所述激光束调节部件调整所述第一主激光束L1的传播方向和/或光斑直径大小,使得所述第二激光束L2的光斑始终保持在所述第一主激光束L1的光斑之内或与之重合或部分重叠,从而消除所述激光合束部件。

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